JP2007069194A - 微細粒子除去方法、ならびにその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術の諸問題のうち、ことに、周知のサイクロン分離機や濾過機では除去することのできないオイルミストや溶剤等の微細粒子を除去することができる微細粒子除去方法およびその装置を得る。
【解決手段】 汚染空気に水を噴射して、水に空気中の微細粒子を吸着させ、微細粒子の質量を遠心分離するに足りる大きさに成長させ、その質量の大きくなった該汚染空気を、サイクロン分離機を主体とする一次分離部Ａに導いて、その空気流路を通過させる過程において高い流速を付与し、強力な遠心力のもとに一次分離するとともに、一次分離後の該汚染空気を内筒下部から後続する微細粒子吸着器内に導いて残余の微細粒子を水と接触させて微細粒子の質量、形態を大きくし、その微細粒子を該微細粒子吸着器の濾過要素により連続的に二次分離するようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、空気中に浮遊する粉塵、塵埃、稼働中の工場屋内で発生する微細なオイルミスト、ヒュ−ム、各種溶剤等の微細粒子を該空気中から除去する方法ならびにその装置に関するもので、詳しくは、周知のサイクロン分離機や濾過機では除去することが難しい汚染空気に、水を噴霧して該空気中の微細粒子を水に吸着させて質量を大きくし、質量の大きくなった該微細粒子を、サイクロン分離機を主体とする一次分離部Ａ、および、微細粒子吸着器を主体とする二次分離部Ｂとにより、二段階に分離・除去しようとする方法ならびにその装置に関する。

微細粒子を除去して清澄な空気を得る微細粒子除去装置には、布、または紙を素材としたバグフィルターやカートリッジフィルター等に、処理しようとする汚染空気を通過させ、それらに微細粒子を捕捉させるもの（例えば特許文献１参照）、円筒状あるいは円錐状、もしくはそれら両者を組み合わせた容器の中に汚染空気を接線方向に送給して渦流を発生させ、その遠心力で微細粒子を分離除去させるもの（例えば特許文献２参照）、また、簡易なものとして水滴や水幕の中に空気を通過させ、それらに微細粒子を捕捉させるもの（例えば特許文献３参照）、および、第一段目にサイクロン分離機を、第二段目にサイクロン分離機、もしくはそれ以外の濾過器等からなる分離装置とを直列に連結し、先ず、サイクロン分離機で空気中の微細粒子を取り除き、そののち、残余の微細粒子を後続の第二段目の分離装置で取除くようにした組み合わせ除去装置（例えば特許文献２参照）もすでに数多く知られている。
特開平０９−１７３７５５号公報（第５頁、図１） 特許第３１０３１２３号公報（第４頁、図４） 特開平６１−１３６４１８号公報（第２頁、図１）

しかしながら、これら微細粒子除去装置の空気浄化機能は、濾過器部分について考察すると、その濾過能力を向上させるために濾過性能を左右する濾過要素のメッシュを細かくするが、微細粒子等は除去できるものの早期に目詰まりを起こし交換頻度が高くなる。その結果、交換作業時間や濾過運転の停止による運転効率の低下、それらフィルター交換によるランニングコストの増大、さらに使用済みフィルターの処分といった廃棄物問題が発生する。また、オイルミストや、ヒュ−ム、各種溶剤等の微細粒子は濾過器のメッシュを細かくしてもそれだけでは除去しきれないため、他の静電気方式、電気集塵方式による保守点検繁雑な除去装置に頼るか、またそのような汚染空気を浄化することなく大気中に放散せざるを得ず、大気汚染を引き起こす問題、また、各種溶剤の内、揮発性のあるものは爆発を起こす危険、人体に悪影響を及ぼす問題等がある。

また、サイクロン部分について考察すると、その処理容量を向上させるために、たとえば、サイクロン分離機の直径を大きくするとか、サイクロン分離機の台数をマルチプルに増やさなければならず、さらには、サイクロン分離機の高さを増して微細粒子等の容器内における滞留時間を長くとるようにしなければならない。このように、周知のサイクロン分離機ではサイクロン分離機内における微細粒子等の渦流速度が低く、その遠心力では微細粒子等を除去するために不充分である。よって、周知のサイクロン分離機で微細粒子等を除去しようとすると、装置全体の大きさや高さが大きくなりイニシャルコスト、ランニングコストともに高騰を招き、設置場所の制約、メンテナンスの困難性が増加し、周知のサイクロン分離機の設計仕様でオイルミストや、ヒュ−ム、各種溶剤等の微細粒子を確実に除去することは難しい。

この発明は、以上述べたような従来技術の諸問題のうち、周知のサイクロン分離機や濾過機では除去することが難しい点を克服し、また濾過機の早期目詰まり等による分離性能の劣化を解消し、効率良く、低コストで連続的に微細粒子を除去し、空気の浄化、再生が計られるようにすることを目的として創案したものである。

上述の課題、目的を達成するために、この発明は、汚染空気中の微細粒子に水を噴霧して該微細粒子を水に吸着させて質量を大きくし、質量の大きくなった該微細粒子を、サイクロン分離機を主体とする一次分離部Ａ、および、微細粒子吸着器を主体とする二次分離部Ｂとにより二段階に分離・除去する微細粒子除去方法ならびに微細粒子除去装置を提供することにより解決を計ろうとするものである。

すなわち、この発明は、サイクロン本体の中心部に配設される微細粒子吸着器と、該微細粒子吸着器を構成する内筒外周とサイクロン本体内周との間にそれらの間隔が狭小となるように制限された空気流路と、サイクロン本体に空気を送給する入口管と、サイクロン本体の上蓋下面に設置され汚染空気に水を噴霧する第一スプレ−ノズルとから成る一次分離部と、該微細粒子吸着器を構成する内筒と、該内筒内に充填される濾過要素と、前記空気流路内の空気を微細粒子吸着器の内部に導く多孔底板と、微細粒子吸着器本体の上部に設けた空気の出口管および、前記微細粒子吸着器内に導入された汚染空気に水を噴霧する第二スプレ−ノズルとから成る二次分離部とを包含し、サイクロン本体に導入される汚染空気に水を噴射して該空気中の微細粒子を水に吸着させ微細粒子の質量を大きくし、該微細粒子を空気流路を通過させる過程において高い流速を付与して強力な遠心力のもとに一次分離するとともに、一次分離後の該空気を内筒下部から後続する微細粒子吸着器内に導いて残余の微細粒子を水に接触させて微細粒子の質量、形態を大きくし、その微細粒子を該微細粒子吸着器内の濾過要素を通過させることにより連続的に二次分離するようにしたことを特長としている。

またこの発明には、前記内筒内部を、多孔仕切り板により少なくとも二つの接触室に区画して該汚染空気が接触室のそれぞれを通り抜けるようにした態様を含んでいる。

さらにこの発明には、前記内筒の接触室内に、細長く不規則形状の濾過要素を充填し、汚染空気が可及的に全て水に吸着され微細粒子の質量もしくは形態を大きくするようにした態様をも含んでいる。

さらにまたこの発明には、前記微細粒子吸着器本体の上部出口管近傍に整流板を配置して清澄空気が均等に分布された状態で送出されるようした態様をも含んでいる。

この発明は、次のような効果を奏する。
イ．サイクロン本体に導入される汚染空気に水を噴霧して空気中の微細粒子を水に吸着させ、その質量を大きくするようにしたので、該汚染空気を空気流路を通過させる過程で遠心力によって微細粒子をサイクロン分離させることができる。
ロ．サイクロン本体の中心部に微細粒子吸着器を配設し、一次分離後の空気を前記内筒下部から微細粒子吸着器内に導いてその微細粒子にも水を噴霧して微細粒子の質量を大きくし、該微細粒子を濾過要素を通過させる過程において濾過分離するようにしたので、周知の濾過機では除去することが難しい微細粒子を除去することができるほか、濾過要素の早期目詰まり等による分離性能の劣化もなく、水滴が常時、濾過要素を洗浄している結果、濾過要素の目詰まりが起りにくく、メンテナンスフリーが実現できる。
ハ．微細粒子吸着器を構成する内筒外周とサイクロン本体内周との間にそれらの間隔が狭小となるように制限した空気流路を設けたから、この空気流路内で高い流速を付与した強力な遠心力を得ることができる。これによりサイクロン分離機では除去することが難しかった微細粒子を遠心分離することが可能になった。
ニ．内筒は、その外周とサイクロン本体内周との間隔を狭くするための二重筒を形成しているため、周知のサイクロンとは異なり、該内筒体外周とサイクロン本体内周との間を狭く制限した空気流路を形成することができ、これを一次分離部として、空気流路に導入されてくる被処理空気を高速で旋回させ、重力加速流を高めることを可能とした。それ故、従来のサイクロンの外形サイズのままで、微細粒子を除去することができる。
ホ．引火性のある汚染空気であっても、それら微細粒子に水を噴霧して水にに吸着させるようにしているので、爆発する危険がない。
ヘ．低コストで微細粒子を除去し、きれいな空気を簡単に得られるようにしたので環境汚染をなくし、人体への悪影響をなくすことができる。

この発明の実施の形態について以下、添付図面を参照して説明する。この発明に係る空気中の微細粒子除去方法ならびに微細粒子除去装置は、サイクロン分離機を主体とする一次分離部Ａ、および、微細粒子吸着器を主体とする二次分離部Ｂとから構成される。

一次分離部Ａは、サイクロン本体１の中心部に配設される微細粒子吸着器２と、該微細粒子吸着器を構成する内筒３の外周およびサイクロン本体１の内周との間にそれらの間隔が狭小となるように制限された空気流路４と、サイクロン本体１に汚染空気を送給する入口管５と、サイクロン本体１の上蓋１２下面に設置され、汚染空気に水を噴霧する第一スプレ−ノズル６とから成っている。

内筒３は、該内筒外周とサイクロン本体内周との間隔を狭くするための二重筒を形成している。すなわち、周知のサイクロンとは異なり、該内筒３外周とサイクロン本体１の内周との間に狭く制限した空気流路４を形成し、被処理空気をこの空気流路４に接線方向に送り込んで渦流を発生させ、その遠心力で微細粒子を高速で旋回させて重力加速流を高めている。これは、二重筒とすることによって形成される空気流路４により、外径寸法を殊更大きくすることなく、従来のサイクロンでは得られない、より一層大きな重力加速流が得られる。

二次分離部Ｂは、内筒３と、該内筒内の接触室１１に充填される濾過要素１３と、前記空気流路内の空気を微細粒子吸着器２の内部に導く多孔底板７と、該微細粒子吸着器２の上部に設けた空気の出口管８および、前記微細粒子吸着器２内に導入された空気に水を噴霧する第二スプレ−ノズル１０とから成っている。濾過要素１３表面は噴霧された水により常時、水滴、水膜に覆われ、汚染空気がその表面に接触、あるいは衝突することになり、空気中の微細粒子は水に吸着されその形態、質量を高める。これにより、微細粒子は水に吸着された状態で下方に滴下する。

濾過要素１３は、細長くて不規則な形状をしたアルミ、ステンレス製の例えば、旋盤加工機械から出される切り屑のような金属片としている。これは接触室１１内でいわゆる空気の通過迷路を形成し、汚染空気がこれらをくぐりぬけるに際して可及的に全て水に接触し、空気中の微細粒子の質量を大きくするよう意図されたものである。濾過要素１３の表面は、空気中の微細粒子を含む水滴の通過により常時汚れることなく、メンテナンスフリ−を実現している。万が一目詰まり等による分離性能の劣化を招いたときは、この濾過要素１３を新たに入れ替えれば当初の濾過性能に戻すことができる。

次に、この発明の方法ならびに装置の作用について説明する。前述の構成において、処理すべき汚染空気はサイクロン本体１に導入され、該空気は水の噴霧により該空気中の微細粒子が水に吸着されてその質量を増し、該微細粒子を空気流路４を通過させる過程において高い流速を付与して強力な遠心力のもとに水に吸着させた微細粒子を一次分離するとともに、一次分離後の該空気を内筒３下部から後続する微細粒子吸着器内に導いて残余の微細粒子にもまた水と接触させ、微細粒子の形態、質量を大きくし、その微細粒子を該微細粒子吸着器２を通過させる過程において濾過要素１３により連続的に、かつ、効果的に二次分離するようにしている。

さらに詳述ならば、処理すべき汚染空気は、入口管５から内筒３の外周と、サイクロン本体１の内周との間に設けれらた一次分離部Ａの空気流路４へ接線方向に導入され、第一スプレ−ノズル６から噴霧される水に吸着されながらサイクロン本体１の内周に沿って高速旋回しながら下部に設けられたブロー管９に向かって実線矢印のように降下する。そして、噴霧された水に吸着されない空気は、さらに内筒３の多孔底板７から微細粒子吸着器２の接触室１１内に入り、接触室１１内に充填された濾過要素１３、例えば、細長く不規則形状の金属片に衝突、接触しながら空気の出口管８に向かって実線矢印のように上昇する。金属片には第二スプレ−ノズル１０から常時水が噴霧されていてその表面が水滴、水膜に覆われているため、空気はその表面に接触、衝突し、空気中の微細粒子が水に吸着されて質量を増し飽和状態に成長していく。飽和状態になった微細粒子は、やがて隣接する微細粒子とも結合し、ブロー管９に向かって点線矢印のように重力滴下し、水タンク１６に排出される。

排出された水滴状の微細粒子は水タンク１６内で沈澱し、適宜、装置外に回収される。また、水タンク１６内の比較的きれいな上澄みは、ポンプ１７によって第一スプレ−ノズル６等にフィ−ドバックされ、再利用が計られる。浄化された空気は、微細粒子吸着器本体３の上部出口管８の近傍に配置された整流板１５を通じて均等に分布された状態で当該装置外へ送出される。

次に実施例１の変形例を説明する。この変形例は内筒体３内部の接触室１１を多孔仕切り板１４により複数の接触室に分割している。分割された複数の接触室１１は、前述の濾過要素１３を入れ替える際、各々、個別に交換することができて便利であるほか、各々の接触室１１にそれぞれに異なる濾過要素１３を充填して、その組み合わせを利用して形態の異なる特殊な微細粒子等も貫流（ワンス・スル−）で捕捉することを可能にする。その他の構成、作用については実施例１と同一なので説明を省略する。

なお、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、具体的な各部材の形状、あるいは各々の取り付け位置、および、方法の変更は、この発明の意図するところを逸脱するものでない限り、この発明の範疇に含まれる。

は実施例１の微細粒子除去装置の概略側面図。 は図１のＩ−Ｉ線に沿った概略平面図。 は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 は実施例２の微細粒子除去装置の概略側面図。

符号の説明

Ａ……一次分離部
Ｂ……二次分離部
１……サイクロン本体
２……微細粒子吸着器
３……内筒
４……空気流路
５……入口管
６……第一スプレ−ノズル
７……多孔底板
８……出口管
９……ブロー管
１０…第二スプレ−ノズル
１１…接触室
１２…上蓋
１３…濾過要素
１４…多孔仕切り板
１５…整流板
１６…水タンク
１７…ポンプ
１８…ファン

Claims (5)

1. サイクロン本体の中心部に微細粒子吸着器を配設し、該微細粒子吸着器を構成する内筒外周とサイクロン本体内周との間にそれらの間隔が狭小となるように制限した空気流路を設けるとともに、サイクロン本体に導入される空気に水を噴射して該空気中の微細粒子を水に吸着させ微細粒子の質量を大きくし、該微細粒子を空気流路を通過させる過程において高い流速を付与して強力な遠心力のもとに水に吸着させた微細粒子を一次分離するとともに、一次分離後の該空気を内筒下部から後続する微細粒子吸着器内に導いて残余の微細粒子と水とを接触させて微細粒子の形態を大きくし、その微細粒子を該微細粒子吸着器を通過させる過程において濾過要素により連続的に二次分離するようにしたことを特長とする微細粒子除去方法。
2. サイクロン本体の中心部に配設される微細粒子吸着器と、該微細粒子吸着器を構成する内筒外周とサイクロン本体内周との間にそれらの間隔が狭小となるように制限された空気流路と、サイクロン本体に空気を送給する入口管と、サイクロン本体の上蓋下面に設置され空気に水を噴霧する第一スプレ−ノズルとから成る一次分離部と、該微細粒子吸着器を構成する内筒と、該内筒内に充填される濾過要素と、前記空気流路内の空気を微細粒子吸着器の内部に導く多孔底板と、微細粒子吸着器本体の上部に設けた空気の出口管および、前記微細粒子吸着器内に導入された空気に水を噴霧する第二スプレ−ノズルとから成る二次分離部と包含し、サイクロン本体に導入される空気に水を噴射して該空気中の微細粒子を水に吸着させて微細粒子の質量を大きくし、該微細粒子を空気流路を通過させる過程において高い流速を付与して強力な遠心力のもとに水に吸着させた微細粒子を一次分離するとともに、一次分離後の該空気を内筒下部から後続する微細粒子吸着器内に導いて残余の微細粒子と水とを接触させて微細粒子の形態を大きくし、その微細粒子を該微細粒子吸着器を通過させる過程において濾過要素により連続的に二次分離するようにしたことを特長とする流体の浄微細粒子除去装置。
3. 前記内筒内部を、多孔仕切り板により少なくとも二つの接触室に区画して該汚染空気が接触室のそれぞれを通り抜けるようにしたことを特長とする請求項３記載の微細粒子除去装置。
4. 前記内筒内部の接触室内には細長く不規則形状の濾過要素を充填し、空気が可及的に全て水に吸着され微細粒子の質量もしくは形態を大きくするようにしたことを特長とする請求項２乃至３のいずれか１項記載の請求項２記載の微細粒子除去装置。
5. 前記微細粒子吸着器の上部出口管近傍に整流板を配置して清澄空気が均等に分布された状態で送出されるようしたことを特長とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の微細粒子除去装置。

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