JP2013169525A - フィルタ素子、気液分離フィルタおよびガス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】捕捉した液体の再飛散を防止して高効率でミスト状の気体から液体を分離することができるフィルタ素子および該フィルタ素子を用いた気液分離フィルタ並びにガス処理装置を提供する。
【解決手段】
一対の衝突壁１１ａ，１１ｂには、対向する内面に、気体流の流動方向に沿って延びる第１溝１３が形成されている。第１溝１３は、その一端が排水壁１２に繋がるように一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部まで延びており、その深さは、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部に向って増大している。そして、このように構成された第１溝１３が、垂直方向に多数連続的に、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの内面全体に亘って形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として、ミスト状の気体流から液体を分離する気液分離フィルタのフィルタ素子に関する。

従来、フィルタ素子としては、水平気流中に垂直に配列された管軸と、管軸に固定され気流下流側が狭まった扇形断面の捕集板とを備えるフィルタ素子が知られている（下記特許文献１［実用新案登録請求の範囲］、［図１］参照）。

また、フィルタ素子において、液体の捕捉性を向上するために、上下方向に延びる溝を多数連続的に設けたフィルタ素子が知られている（下記特許文献２［００２７］，［００２８］、［図１］参照）。

実開昭６２−１０６６１５号公報 特開平１１−５７３５７号公報

ここで、上記特許文献１のフィルタ素子では、管軸に入った捕集物は、自重に従って落下するため捕集することができるが、管軸に繋がった捕集板に衝突した捕集物は、必ずしも管軸に入らず、気流により再飛散等してしまうという問題がある。

特に、ミスト状の気体から液体を分離する場合には、捕集板に衝突して該捕集板に付着した液体は、気流により吹き飛ばされて再びミスト状となり再飛散してしまう。

これは、上記特許文献２のフィルタ素子でも同様であり、捕集板に垂直方向に走る溝部を形成した場合には、液体の捕捉性は向上するものの、気流により溝部から飛び出して再飛散してしまうという問題がある。

以上の事情に鑑みて、本発明は、捕捉した液体の再飛散を防止して高効率でミスト状の気体から液体を分離することができるフィルタ素子および該フィルタ素子を用いた気液分離フィルタ並びにガス処理装置を提供することを目的とする。

本発明における第１構成のフィルタ素子は、上流から下流に向って流動するミスト状の気体流から液体を分離する気液分離フィルタを構成するフィルタ素子であって、前記気体流に対して長手方向が垂直方向となるように立設された一対の壁体からなり、平面視、上流側から下流側に向って間隔が狭まった一対の衝突壁と、前記一対の衝突壁の間隔が狭まった先端部において該一対の衝突壁に連設され、下流側に閉じた排水壁とを備え、前記一対の衝突壁の対向する内面には、気体流の流動方向に沿って延びる第１溝が前記一対の衝突壁の長手方向に亘って複数列設けられていることを特徴とするフィルタ素子。

かかる本発明のフィルタ素子によれば、一対の衝突壁の内面には、第１溝が多数連続的に設けられている。そのため、かかる多数の第１溝により衝突壁の表面積が大きくなり、気体流が衝突壁に接触する頻度を向上させ、液体が衝突壁に付着する捕捉性を向上させることができる。

ここで、衝突壁へ付着した液体は、第１溝へと導かれるが、第１溝を気体流の流動方向とすることで、溝部に捕捉された液体は、第１溝にガイドされながら気体流の流動を利用して排水壁側へと導かれる。

このように、本発明のフィルタ素子は、気体流の流動により液体が衝突壁で再飛散することを、気体流の流動を利用して防止することができ、高効率でミスト状の気体から液体を分離することができる。

なお、ミスト状の気体とは、霧状の液体成分が浮遊するものを意味し、ミスト状の気体流とは、霧状の液体成分が浮遊した気体が流動しているものを意味する。

また、本発明の第２構成では、第１構成のフィルタ素子において、前記第１溝は、前記排水壁に繋がるように前記一対の衝突壁の先端部まで延びるものであることを特徴とする。

かかる本発明のフィルタ素子によれば、第１溝は、途切れることなく、その衝突壁側の先端部まで延びて排水壁へと繋がる。そのため、一度第１溝に嵌って捕捉された液体が第１溝から離脱して再飛散することを防止することができ、高効率でミスト状の気体から液体を分離することができる。

さらに、本発明の第３構成では、第１構成または第２構成のフィルタ素子において、前記第１溝は、前記一対の衝突壁の先端部に向って深さが増大することを特徴とする。

かかる本発明のフィルタ素子によれば、第１溝は、その深さが排水壁側の先端部に向って増大している。そのため、第１溝に嵌って捕捉された液体が気体流の流動に従って先端部へ移動して行くに従ってその量が増しても、捕捉した液体が第１溝から溢れ出て再飛散することを防止することができ、高効率でミスト状の気体から液体を分離することができる。

また、本発明の第４構成では、第１構成乃至第３構成のフィルタ素子において、前記排水壁により規定される空間は、前記気体流が滞留するように前記一対の衝突壁の先端部よりも幅広の空間であって、垂直方向に延びる第２溝が該排水壁の内面全面に連続的に設けられていることを特徴とする。

かかる本発明のフィルタ素子によれば、衝突壁で捕捉され第１溝部により排水壁側へと導かれた液体は、排水壁の内面全面に設けられた第２溝にガイドされ、再飛散することが抑制されつつ自重により下方のタンク等へ集められる。

ここで、排水壁により規定される空間は、一対の衝突壁の先端部よりも幅広の空間となっており気体流が滞留する。そのため、滞留した気体流に含まれるミスト状の液体が、排水壁の内面と接触してさらに捕捉される。このとき、排水壁の内面全面に第２溝が設けられているため表面積が大きくなり、気体流が排水壁に接触する頻度を向上させ、液体が排水壁に付着する捕捉性を向上させることができる。

このように、本発明のフィルタ素子によれば、衝突壁により捕捉された液体の再飛散を防止しつつ、衝突壁で捕捉しきれない液体を排水壁により効率よく捕捉することができる。

本発明の第５構成では、第１構成乃至第４構成のフィルタ素子を複数千鳥状に配列した気液分離フィルタとしたことを特徴とする。

かかる気液分離フィルタによれば、フィルタ素子を複数千鳥状に配列することで、各フィルタにより、捕捉した液体の再飛散を防止して高効率でミスト状の気体から液体を分離することができると共に、隣接するフィルタ間を通過した気体流についても後方のフィルタで受けて該気体流からミスト状の液体を高効率で分離することができる。

本発明の第６構成では、第５構成の気液分離フィルタを備えたガス処理装置としたことを特徴とする。

かかるガス処理装置によれば、例えば、ミスト状の液体を含む排ガス処理の一要素として、捕捉した液体の再飛散を防止して高効率でミスト状の気体から液体を分離することができる。

本実施形態のフィルタ素子を備える気液分離フィルタを示す全体構成図。 図１に示すフィルタ素子の要部拡大図。 図１の気液分離フィルタを備えたガス処理装置の一例を示す説明図。

図１に示すように、本実施形態の気液分離フィルタ１は、上流から下流に向って流動するミスト状の気体流から液体を分離するフィルタであって、ケーシング２の枠体にフィルタ素子１０が複数千鳥状に支持配列されてなる。

フィルタ素子１０は、長手方向に延びた一対の衝突壁１１ａ，１１ｂと、排水壁１２とを備える。

衝突壁１１ａ，１１ｂは、気体流に対して長手方向が垂直方向となるように立設された一対の壁体であって、平面視、上流側から下流側に向って間隔が狭まった形となっている。

排水壁１２は、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの間隔が狭まった先端部において、これら一対の衝突壁１１ａ，１１ｂに連設され、平面視、下流側に閉じた形となっている。

ここで、排水壁１２により規定される空間は、気体流が滞留するように一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部よりも幅広の空間となっている。

ここで、衝突壁１１ａ，１１ｂおよび排水壁１２は、耐腐食性に優れた材料であれば、金属（例えば、ステンレス）、セラミックス、樹脂等であってもよい。

このように、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂと、排水壁１２とを備えるフィルタ素子１０は、隣接するフィルタ素子１０との間に間隔を存して第１列目のフィルタ素子群が横一列に配列される。すなわち、一方のフィルタ素子１０の衝突壁１１ｂと、他方のフィルタ素子１０の衝突壁１１ａに間隔を存して第１列目のフィルタ素子群が横一列に配列される。

そして、第１列目のフィルタ素子群の隣接するフィルタ素子１０，１０の間に設けられた間隙を、下流側で第２列目のフィルタ素子群が覆うように、第２列目のフィルタ素子１０が、（第１列目と同様に、隣接するフィルタ素子１０との間に間隔を存して）横一列に配列される。

気液分離フィルタ１は、このように第１列目のフィルタ素子群および第２列目のフィルタ素子群から構成される。なお、気液分離フィルタ１は、２列構成に限定されるものではなく、複数列のフィルタ素子群から構成されればよい。そのため、例えば、３列構成とする場合には、第３列目のフィルタ素子群は、第２列目のフィルタ素子群の隣接するフィルタ素子１０，１０の間に設けられた間隙を、下流側で第３列目のフィルタ素子群が覆うように横一列に配列される。

次に、図２を参照して、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂおよび排水壁１２の詳細について説明する。

図２（ａ）に示すように、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂには、対向する内面に、気体流の流動方向に沿って延びる第１溝１３が形成されている。そして、このように構成された第１溝１３は、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの長手方向に沿って、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの内面全体に亘って多数連続的に形成されている。

第１溝１３は、気体流の方向として、水平方向または水平方向から下流側にやや傾斜した方向に延びている。

また、第１溝１３は、その一端が排水壁１２に繋がるように一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部まで延びている。さらに、第１溝１３の深さは、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部（排水壁１２側）に向って増大している。すなわち、第１溝１３は、気体流の流動方向の下流側に向ってその深さが増大している。

かかる多数の第１溝１３,１３,１３・・により、図２（ｂ）に模式的に示すように、衝突壁１１ａ，１１ｂの表面積が大きくなり、気体流が衝突壁１１ａ，１１ｂに接触する頻度を向上させることができ、液体が衝突壁１１ａ，１１ｂに付着する捕捉性を向上させることができる。

ここで、衝突壁１１ａ，１１ｂへ付着する液体は、第１溝１３に直接付着するか、隣接する第１溝部１３，１３の間の壁面に付着することになるが、隣接する第１溝１３，１３の間の壁面に付着した液体は、窪んだ第１溝１３へと導かれる。

このようにして、第１溝１３に捕捉された液体は、第１溝１３の延びる方向が気体流の流動方向となっているため、第１溝１３にガイドされながら気体流の流動を利用して排水壁１２側へと導かれる。これにより、捕捉された液体が、気体流の流動により第１溝１３から飛び出して衝突壁１１ａ，１１ｂで再飛散することを、気体流の流動を利用して防止することができる。

また、第１溝１３は、途切れることなく衝突壁１１ａ，１１ｂの先端部まで延びて排水壁１２へと繋がっているため、一度第１溝１３に嵌って捕捉された液体が、第１溝から離脱して再飛散することを防止することができる。

さらに、第１溝１３は、衝突壁１１ａ，１１ｂの排水壁１２側に向って深さが増大しているため、第１溝１３に嵌って捕捉された液体が気体流の流動に従って先端部へ移動して行くに従ってその量が増しても、捕捉した液体が第１溝１３から溢れ出て再飛散することを防止することができる。

次に、排水壁１２には、図２（ａ）に示すように、垂直方向に延びる第２溝１４が排水壁１２の内面全面に連続的に設けられている。

ここで、図２（ｂ）に示すように、一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの狭まった先端部から流入して、排水壁１２により規定される幅広の空間内で滞留した気体流は、これに含まれるミスト状の液体が、排水壁１２の内面と接触してさらに捕捉される。このとき、排水壁１２の内面全面に第２溝１４が設けられているため表面積が大きくなり、気体流が排水壁１２に接触する頻度を向上させることができ、液体が排水壁１２に付着する捕捉性を向上させることができる。

このようにして一対の衝突壁１１ａ，１１ｂの第１溝１３から排水壁１２へ導かれた液体および排水壁１２内で第２溝１４により捕捉された液体は、第２溝１４にガイドされながら、自重により下方へと移動する。

このとき、図３に模式的に示すように、気液分離フィルタ１をその各フィルタ素子１０の排水壁１２と連通するようにケーシング２およびガス処理装置のフィルタ支持部材に貫通孔を設けておくことで、ガス処理装置の排水タンク１５等に、気体流から分離された液体を集めることができる。

以上、詳しく説明したように、本実施形態のフィルタ素子１０およびフィルタ素子１０を用いた気液分離フィルタ１およびガス処理装置によれば、捕捉した液体の再飛散を防止して高効率でミスト状の気体から液体を分離することができる。

１…気液分離フィルタ、２…ケーシング、１０…フィルタ素子、１１ａ，１１ｂ…一対の衝突壁、１２…排水壁、１３…第１溝、１４…第２溝、１５…タンク。

Claims (6)

1. 上流から下流に向って流動するミスト状の気体流から液体を分離する気液分離フィルタを構成するフィルタ素子であって、
   前記気体流に対して長手方向が垂直方向となるように立設された一対の壁体からなり、平面視、上流側から下流側に向って間隔が狭まった一対の衝突壁と、
   前記一対の衝突壁の間隔が狭まった先端部において該一対の衝突壁に連設され、下流側に閉じた排水壁と
   を備え、
   前記一対の衝突壁の対向する内面には、気体流の流動方向に沿って延びる第１溝が前記一対の衝突壁の長手方向に亘って複数列設けられていることを特徴とするフィルタ素子。
2. 請求項１記載の気液分離フィルタ素子において、
   前記第１溝は、前記排水壁に繋がるように前記一対の衝突壁の先端部まで延びるものであることを特徴とする気液分離フィルタ素子。
3. 請求項１または２記載のフィルタ素子において、
   前記第１溝は、前記一対の衝突壁の先端部に向って深さが増大することを特徴とするフィルタ素子。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のフィルタ素子において、
   前記排水壁により規定される空間は、前記気体流が滞留するように前記一対の衝突壁の先端部よりも幅広の空間であって、垂直方向に延びる第２溝が該排水壁の内面全面に連続的に設けられていることを特徴とするフィルタ素子。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のフィルタ素子を複数千鳥状に配列したことを特徴とする気液分離フィルタ。
6. 請求項５記載の気液分離フィルタを備えたガス処理装置。

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