JP2008095915A - 防塵型消音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質吸音材の目詰まりによる吸音性能の低下を防止でき、長期間に亘って高い消音機能を得ることができる防塵型消音装置を提供する。
【解決手段】粉塵を含むガスが通流するダクトの誘引送風機下流側に設置され、該ダクトの内壁に沿って多孔質状の吸音材が配設された防塵型消音装置１において、吸音材１１の両面側にパンチングメタル１２ａ、１２ｂを貼設した吸音積層体１０をケーシング１５の内壁全面に沿って配設するとともに、該吸音積層体１０とケーシング内壁面の間に間隙を設け、該間隙を必要に応じて加圧する圧力空間１４とし、該圧力空間１４へ加圧ガス２０を供給する加圧ガス供給ノズル１６をケーシング１５に複数配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘引送風機などの騒音源を有するダクトに設けられて騒音を低減する消音装置に関し、特に粉塵を含むガス流に対しても長期間に亘って吸音性能を高く維持できる防塵型消音装置に関する。

従来、ダクトを伝播する騒音問題の対策として、ダクト内壁にロックウールなどの多孔質の吸音材を設けた吸音型消音装置が広く用いられている。例えば、発電設備の燃焼装置においては、排ガスダクトに設置された誘引ファンにより排ガスを外部へ排出するようになっているが、この誘引ファンは非常に大きな騒音を発しダクトを伝播して周囲の環境に影響を与える惧れがある。
このような場合の騒音防止対策として、ダクト内部に吸音材を貼り付けた吸音型消音装置が用いられているが、ダクト内部の粉塵量が多い場合には吸音材が目詰まりを起こし、長期運転中に吸音性能が低下するという問題があった。

ダストが吸音材の多孔質空隙に侵入すると、吸音材表面に密度の高い薄層を形成し、吸音性能が著しく悪化する。図１４を参照して吸音性能の低下について説明する。図１４はバンド中心周波数（Ｈｚ）と減音量（ｄＢ）の関係を示すグラフである。Ｉ曲線はボイラに新規設置した消音装置の消音機能を示す線図、II曲線は運転開始後、所定期間経過したときの消音機能を示す線図である。III曲線は所定期間経過した装置の灰を清掃により除去したときの消音機能の回復状態を示す線図である。このグラフからも明らかなように、灰が付着した消音装置はその消音機能が著しく悪化しており、一方、灰を除去した消音装置は新規の装置とほぼ同様の消音機能まで回復する。

そこで特許文献１（特開昭５９−４８２８２号公報）には、ダクトの流路に面しガス流れに４５度傾斜させた日焼けシャッター状の板を配置して防塵部材とするとともに、この防塵部材と隔離して吸音材を防水フィルムで被覆して設置し、防塵部材と吸音材を水洗により洗浄する手段を設けた構成が開示されている。このように、シャッター状の防塵部材を設けることによりダストの付着を防止し、さらに洗浄手段によりダストを除去して消音機能の回復を図っている。
また、特許文献２（特開平６−１０１９２１号公報）には、吸音材としてパンチングメタルを用いた消音ダクトについて開示されている。この消音ダクトは、ダクト全壁面をパンチングメタルで構成して多孔透音壁としたダクト本体と、多孔透音壁を密封する気密シートとにより構成している。これによれば、騒音はダクト本体の透孔及び気密シートを通して放出され、また気密シートによって送風エアが外部へ放出されることがない。

特開昭５９−４８２８２号公報 特開平６−１０１９２１号公報

上記したようにダクトの消音装置においては、粉塵の多いガス流路において多孔質吸音材に粉塵が詰まるなどした場合その吸音性能が大きく低下する。この現象のため、多孔質吸音材を用いた消音装置により騒音対策を実施した現場においては、経年とともに再び騒音問題が発生することがある。
そこで特許文献１のように、シャッター状の板で吸音材を覆う構成が考えられるが、シャッター状の板を設けるなどした際、ダクト内部のガス流の圧力損失が大きくなり、排ガスを流すダクト機能自体を低下させてしまう惧れがある。
また、特許文献２のように、パンチングメタルを吸音材として用いる構成も考えられるが、パンチングメタルのみでは吸音性能が低いため十分な消音効果が得られない。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、多孔質吸音材の目詰まりによる吸音性能の低下を防止でき、長期間に亘って高い消音効果を得ることができる防塵型消音装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、粉塵を含むガスが通流するダクトの誘引送風機下流側に設置され、該ダクトの内壁に沿って多孔質状の吸音材が配設された防塵型消音装置において、
前記吸音材の両面側にパンチングメタルを貼設した吸音積層体を、消音部位におけるダクトの内壁全面に沿って配設するとともに、該吸音積層体と前記ダクト内壁面の間に間隙を設け、該間隙を必要に応じて加圧する圧力空間としたことを特徴とする。

本発明によれば、吸音材をパンチングメタルで覆った吸音積層体を用いることにより、該積層体とダクト内壁との隙間にほぼ均一な圧力を持つ空間を作り出すことができる。これによって圧力空間からダクト内へ向けて圧力がかかり、吸音材を通ってガスが噴出するため、吸音材に付着した粉塵を除去することができる。また、本発明の吸音積層体によれば、ガス流路へ噴出するガス量を面内で均一にできるため、局所的に粉塵が詰まる等の問題を回避することが可能となる。従って、多孔質吸音材が粉塵により目詰まりすることを効果的に防止でき、長期間に亘って吸音性能を維持できる防塵型消音装置を提供できる。さらに風損による圧力損失のため、ダクト自体の性能の低下も防ぐことができる。

また、吸音積層体とケーシングの間の圧力空間は、上記したような加圧ガスのバッファ機能を有すると同時に吸音性能も有している。図１２（ａ）に示すように、穴あき石膏ボード６１と多孔質吸音材６２を接合して、壁面６０に対して間隙６３を存して設置した場合を例１とし、（ｂ）に示すように、壁面６０に多孔質吸音材６２を貼設し、穴あき石膏ボード６１を壁面６０から離間して設置した場合を例２とする。このとき、図１３に示すように、何れの周波数においても吸音率は例１の方が高くなる。即ち、本発明のごとく、吸音材と壁面の間に間隙（圧力空間）を設けることにより吸音性能が向上するという効果も得られる。

また、前記圧力空間に加圧ガスを供給する加圧ガス供給手段を有し、前記ダクトの壁面には前記加圧ガスを前記圧力空間内へ導入する加圧ガス供給ノズルが複数配設され、該ノズルより前記圧力空間内へ導入された加圧ガスが前記吸音積層体を通ってダクト内部に噴出するようにしたことを特徴とする。
このように、加圧ガスを圧力空間に供給する構成とすることにより、圧力空間内を適当な圧力に維持することができ、目詰まり度合いに応じて圧力空間内の圧力を容易に制御することが可能となる。

また、前記加圧ガス供給手段は、前記吸音材の目詰まり状況に応じて必要とされる時期のみ前記加圧ガスを間欠的に供給する構成であることを特徴とする。本発明は、吸音材の目詰まりが生じたとき、若しくは目詰まりが生じそうな時期を予測して加圧ガスを供給することにより、ダクト内のガス流量への影響を最小限に抑えることができるとともに、加圧ガス供給に要されるランニングコストを低減できる。

さらに、前記加圧ガス供給手段は、前記加圧ガスをパルス状に供給する構成であることを特徴とする。このように、パルス状に加圧ガスを供給することにより、吸音材への衝撃力が増大し、除塵効果を向上させることができる。
さらにまた、前記誘引送風機の周波数に基づいて前記圧力空間の厚さを設定することを特徴とする。これは、誘引送風機の周波数によって最適な空間厚さが異なるため、周波数に基づいた圧力空間の厚さとすることにより吸音率を向上させることが可能となる。

以上記載のごとく本発明によれば、多孔質吸音材が粉塵により目詰まりすることを効果的に防止でき、長期間に亘って吸音性能を維持できる防塵型消音装置を提供できる。
即ち、吸音材をパンチングメタルで覆った吸音積層体を用いることにより、該積層体とダクト内壁との隙間にほぼ均一な圧力を持つ空間を作り出すことが出来る。これによって吸音材からダクト内ガス流路へ漏れ出す空気量を面内で均一にできるため、局所的に粉塵が詰まる等の問題を回避することが可能となる。また、加圧ガスを圧力空間に供給する構成とすることにより、圧力空間内を適当な圧力に維持することができ、目詰まり度合いに応じて圧力空間を制御することができる。
また、加圧ガスを間欠的に供給する構成により、ダクト内のガス流量への影響を最小限に抑えることができるとともに、加圧ガス供給に要されるランニングコストを低減できる。
さらに、パルス状に加圧ガスを供給することにより、吸音材への衝撃力が増大し、除塵効果を向上させることができる。
さらにまた、誘引送風機の周波数に基づいて圧力空間の厚さを設定することにより吸音率を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の吸音積層体を示す図、図２は本発明の実施例に係る防塵型消音装置の横断面図、図３は本発明の実施例に係る防塵型消音装置の斜視図、図４は本実施例の防塵型消音装置の設置例を示す図、図５は本実施例の加圧供給ノズルを示す拡大断面図、図６は加圧ガスをパルス状に供給する場合のガス噴出動作を示すグラフ、図７及び図８は吸音特性を示すグラフ、図９、図１０は吸音材厚さと吸音率の関係を示すグラフ、図１１は本実施例に係る防塵型消音装置を備えたボイラ排ガス処理システムの全体構成図である。

本発明の防塵型消音装置が適用されるダクトは、粉塵を含む排ガスを導くダクトであれば何れにも適用できるが、特に、石炭焚きボイラ発電システムの排ガスダクトや、空調装置のダクトなどが挙げられる。

本実施例に係る防塵型消音装置１は、排煙設備や空調設備のダクトの途中で、騒音源の近傍に設置される。例えば図１１に示すようなボイラ排ガス処理システムにおいては、排ガスダクト５４の途中に設置される。このボイラ排ガス処理システムは、ボイラ５０と、脱硝装置５１と、電気集塵機５２と、誘引送風機５３とが順に直列配置されており、誘引送風機５３により導かれ前記装置群を経た排ガスはダクト５４を通って煙突５５より大気放出されるようになっている。ここで防塵型消音装置１は、騒音源となる誘引送風機５３の下流側に設けられ、好適には誘引送風機５３の直後に設けられる。

図２、３を参照して防塵型消音装置の具体的構造について説明する。この防塵型消音装置１は、ダクト５４の一部を形成する方形筒状のケーシング１５と、該ケーシング１５の内壁面から所定間隔だけ離間して配設した吸音積層体１０と、ケーシング１５と吸音積層体１０の間に形成された圧力空間１４と、加圧ガス供給装置（図１参照）とから構成される。

吸音積層体１０はケーシング１５に対応した方形筒状に形成され、該ケーシング１５の４つの壁面に対して積層体１０の４つの面が夫々平行に位置し、支持部材１９によりケーシング１５に固定されている。ケーシング１５と吸音積層体１０の距離、即ち圧力空間の厚さは４面とも同一である。
支持部材１９は、ケーシング１５に積層体１０を固定させる部材であり、例えばＣチャンネルなどのコの字状支持部材が好適に用いられる。支持部材１９の配置構成は特に限定されないが、長尺状の支持部材１０の場合、ケーシング１５の長手方向に平行となるように一定間隔で複数設置するとよい。このとき、圧力空間１４内が均一に加圧されるように、支持部材１９により圧力空間１４が完全に仕切られないようにする。

図１に吸音積層体１０の構造を示す。吸音構造体１０は、所定厚さの多孔質吸音材１１をパンチングメタル１２ａ、１２ｂによりサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。即ち、吸音材１１の両面にパンチングメタル１２ａ、１２ｂを貼着して積層構造としている。パンチングメタル１２ａ、１２ｂの孔１３の開口率については後述する。吸音材１１としては周知の材料である不織布や発泡体が用いられ、具体的にはグラスウール、石膏ボードなどが挙げられる。

ケーシング１５には、加圧ガス２０を圧力空間１４内に供給する加圧ガス供給ノズル１６が設けられている。該供給ノズル１６は複数設けられ、圧力が均一に分散するように配置される。図２に示すように、ケーシング上下面と側面は千鳥状になるように取り付け、間隔Ｌは１ｍ程度が好ましい。
また、加圧ガス供給ノズル１６において、ノズル１６の噴出孔に対してパンチングメタル１２ａの孔１３が直接的に対向配置されないように構成することが好ましい。例えば、図５に示すように、ノズル１６の先端側に邪魔板１７を設けて、加圧ガス２０がパンチングメタル１２ａに直射されないように曲折させて圧力空間１４に供給する。また、パンチングメタル１２ａの孔１３を、ノズル１６位置からずらしたり、ノズル直下に位置する孔１３を塞ぐなどしてもよい。

加圧ガス供給手段は、加圧ガス２０をノズル１６に送る装置であり、圧縮機を備えた装置や加圧ガス２０が充填されたボンベなどがある。加圧ガスは、空気、窒素などが用いられる。
圧縮機を備えた装置としては、図１１に示すように、圧縮機２と、これに連結されたモータ３と、該モータ３に向けて送風可能に設けられた送風ファン５と、モータ３の温度を検出する温度センサ４と、該温度センサ４にて検出された温度に従ってファンの回転数を制御するコントローラ６とを備えた装置などがある。この圧縮機２で生成した加圧ガス２０をノズル１６より圧力空間１４に供給する構成となっている。尚、簡易型として、ボンベを使用して加圧ガス２０を供給するようにしてもよく、この場合窒素ガスが好ましい。窒素ガスボンベは安価である上に、高温排ガスのダクトであっても燃焼の惧れがないためである。

圧力空間１４は加圧ガス２０のバッファ機能を有し、該圧力空間１４内の加圧ガス２０は吸音積層体１０の隙間を通ってダクト内のガス流路に噴出する。吸音積層体１０に付着した粉塵は、圧力空間１４からダクト内部へ漏れ出るガスにより除去される。これにより、粉塵を多孔質吸音材１１に詰まらせることなく、さらに摩擦による圧損を抑えながら吸音を続けることが可能となる。
圧力空間１４の厚さは、騒音源となる誘引送風機５３の周波数に基づいて設定することが好ましい。これは、誘引送風機５３の周波数によって最適な空間厚さが異なるため、周波数に基づいた圧力空間１４の厚さとすることにより吸音率を向上させることが可能となるためである。

ノズル１６から圧力空間１４内への圧力ガス２０の供給は、連続的若しくは間欠的に行われる。連続的に加圧ガス２０を供給する場合は、定量の加圧ガス２０を常時流し続けるか、若しくは圧力空間１４内の圧力が一定となるように加圧ガス２０を供給する。
間欠的に加圧ガス２０を供給する場合は、所定時間ガス供給した後に一旦停止し、さらに所定時間経過後にガス供給を再開する。このサイクルは、吸音材１１への粉塵目詰まりの度合いにより設定するとよい。例えば、１〜２ヶ月に１回加圧ガスを供給して逆洗する形態とする。
また、加圧ガス２０の供給に際して、パルス状に加圧ガス２０を供給することが好ましい。図６に示すように、加圧ガス２０を噴出圧Ｐ［気圧］で時間ｔ_１流す動作を、時間ｔ_２間隔で行う。例えば、加圧ガス２０を１０秒間供給した後１分間停止し、これを繰り返す。これにより吸音材１１に衝撃力が加わり粉塵の除去効果が高くなる。
尚、加圧ガス２０の噴射圧は、吸音材１１が捲れることが無い適度な大きさとして、ダクト内部圧力＋０．２〜０．５気圧が好ましい。

通常は粉塵が詰まった吸音材はその吸音量を大きく低減させることとなる。上記したような本実施例の構成によれば、これを防止し、粉塵の詰まらない状態での吸音量を保持しながらの運転が可能となる。さらに風損による圧力損失のため、ダクト自体の性能の低下も防ぐことができる。

図４に本実施例の防塵型消音装置の設置例を示す。図４（ａ）はダクト内側に設置する場合である。これは、ダクト５４の一部をケーシング１５とし、該ケーシング１５の内部に吸音積層体１０を設けた例である。勿論、この場合圧力空間１４は他のダクト５４空間からは完全に仕切られている。このような構造とすることにより、本実施例の消音装置を既存のダクトに対して容易に取り付けることが可能となる。
一方、図４（ｂ）はダクト外側に設置する場合である。ダクト５４から延設する位置に吸音積層体１０を設けて、その外側を、ダクト５４よりもサイズが大きいケーシング１５で覆った構造としている。これにより、消音装置設置部位の流路断面積を他のダクト５４の断面積と同一にすることができるため圧力損失が小さく、ダクト内の排ガス流を阻害する惧れがない。

ここで、図７及び図８を参照して、パンチングメタル１２ａ、１２ｂの開口率について記載する。図７は開口率が小さい場合でパンチングメタルと吸音材を組合せたときの吸音特性を示すグラフで、図８は開口率がある程度大きい場合でパンチングメタルと吸音材を組合せたときの吸音特性を示すグラフである。図中、実線はパンチングメタルを設けない場合である。
これらのグラフから明らかなように、パンチングメタルの開口率が大きくなるほど吸音材の消音効果が大きくなる。

即ち、図７に示すように、開口率５〜３０％の場合、吸音材の高音域の吸音特性が著しく悪くなる。パンチングメタルと吸音材の背後の空気層による共鳴吸収効果により、低中音域の吸音特性は上昇する。
一方、図８に示すように、開口率が３０%を超えると高音域の吸音特性がほぼ回復し、開口率が４０%を超えると吸音率に対する開口率の影響は殆ど無くなる。
本実施例では、圧力空間１４に圧力をかけ、加圧ガス２０の噴射を利用して吸音材１１に付着する塵を吹き飛ばすようにしているため、パンチングメタル１２ａ、１２ｂの孔１３による絞り効果がある程度必要となる。そこで吸音材１１の吸音作用をそれほど損なわず、且つ絞り効果も得られる範囲として、開口率２５〜４０％の範囲内、特に３０％程度が好ましい値となる。

次に、吸音材１１と、パンチングメタル１２ａ、１２ｂと、圧力空間１４の夫々の厚さについて記載する。
パンチングメタル１２ａ、１２ｂの厚さは薄いほうがよいが、支持部材１９で支持し、さらに大きい空気圧差を考慮するとある程度の剛性が必要となる。従って、本実施例では一般的に使用されているパンチングメタルの中でも厚い部類に入る１ｍｍ程度を好ましい厚さとする。
吸音材１１の厚さは、肉厚が大きい程吸音率が良くなることから、一般的には目標とする減音量により厚さの設定をする。しかし本実施例では吸音材を通過する空気の流れによって塵を吹き飛ばす機能も有するため、吸音材１１が厚すぎるとその効率が悪くなる（図９参照）。
一方、吸音材１１が薄い場合は低音側の吸音率が悪くなる傾向があり、ガス噴射のための吸音材背後の圧力空間を考えると、低音側の吸音特性は上昇する（図１０参照）。
従って、加圧ガスの噴射の効果や、ダクトの径、吸音特性を総合的に考慮すると、吸音材厚さ５０ｍｍ、空気層厚さ１００ｍｍが好ましい値となる。

本発明の防塵型消音装置は、粉塵の多いガスに対しても吸音材の目詰まりによる吸音性能の低下を防止でき、長期に亘って高い消音機能を維持できるため、各種燃焼設備などが具備する排煙装置や空調装置に好適に適用できる。

本発明の吸音積層体を示し、（ａ）は分解立体図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の実施例に係る防塵型消音装置の横断面図である。 本発明の実施例に係る防塵型消音装置の斜視図である。 本実施例の防塵型消音装置の設置例を示し、（ａ）はダクト内側に設置する場合、（ｂ）はダクト外側に設置する場合である。 本実施例の加圧供給ノズルを示す拡大断面図である。 加圧ガスをパルス状に供給する場合のガス供給動作を説明するグラフである。 開口率小のときの吸音特性を示すグラフである。 開口率大のときの吸音特性を示すグラフである。 空気層の厚さ０の場合の吸音材厚さと吸音率の関係を示すグラフである。 空気層の厚さを変化させた場合の吸音材厚さと吸音率の関係を示すグラフである。 本実施例に係る防塵型消音装置を備えたボイラ排ガス処理システムの全体構成図である。 穴あき板と間隙の位置関係を示す説明図である。 穴あき板と間隙の位置関係を異ならせた場合の、周波数に対する吸音率の関係を示すグラフである。 従来の消音装置をボイラ排ガスダクトに取付けたときのダスト付着と洗浄効果を説明するグラフである。

符号の説明

１ 防塵型消音装置
１０ 吸音積層体
１１ 吸音材
１２ａ、１２ｂ パンチングメタル
１３ 孔
１４ 圧力空間
１５ ケーシング
１６ 加圧ガス供給ノズル
１７ 邪魔板
１９ 支持部材
２０ 加圧ガス
５３ 誘引送風機
５４ ダクト

Claims (5)

1. 粉塵を含むガスが通流するダクトの誘引送風機下流側に設置され、該ダクトの内壁に沿って多孔質状の吸音材が配設された防塵型消音装置において、
   前記吸音材の両面側にパンチングメタルを貼設した吸音積層体を、消音部位におけるダクトの内壁全面に沿って配設するとともに、該吸音積層体と前記ダクト内壁面の間に間隙を設け、該間隙を必要に応じて加圧する圧力空間としたことを特徴とする防塵型消音装置。
2. 前記圧力空間に加圧ガスを供給する加圧ガス供給手段を有し、前記ダクトの壁面には前記加圧ガスを前記圧力空間内へ導入する加圧ガス供給ノズルが複数配設され、該ノズルより前記圧力空間内へ導入された加圧ガスが前記吸音積層体を通ってダクト内部に噴出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の防塵型消音装置。
3. 前記加圧ガス供給手段は、前記吸音材の目詰まり状況に応じて必要とされる時期のみ前記加圧ガスを間欠的に供給する構成であることを特徴とする請求項２記載の防塵型消音装置。
4. 前記加圧ガス供給手段は、前記加圧ガスをパルス状に供給する構成であることを特徴とする請求項２もしくは３記載の防塵型消音装置。
5. 前記誘引送風機の周波数に基づいて前記圧力空間の厚さを設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の防塵型消音装置。

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