JP2014500790A - 排気をクリーニングする装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流れ通路（４）であって、該流れ通路（４）を通ってクリーニングしたい排気流（６）が通過案内可能である、流れ通路（４）と、液体を排気流（６）に噴霧可能である、流れ通路（４）内に配置された液体噴霧装置（８）と、滴及び／又はエアゾールとして排気流から落下する液体を捕集するための、斜めに配置された捕集面（１２）を有する粒子分離器（１０）と、捕集面（１２）に対応して配置された液体導出装置（１６）と、
を備える、排気をクリーニングする装置（２）に関する。以前から知られた排気をクリーニングする装置を改良して、少量の水しか下向きに装置から流出しない傾向にあるものを提供するために、捕集面（１２）の表面は、全体的又は部分的に、多孔質構造を有する材料（１４）を備える。

Description

本発明は、流れ通路であって、該流れ通路を通ってクリーニングしたい排気流が通過案内可能である、流れ通路と、液体を排気流に噴霧可能である、流れ通路内に配置された液体噴霧装置と、滴及び／又はエアゾールとして排気流から落下する液体を捕集するための、斜めに配置された捕集面を有する粒子分離器と、捕集面に対応して配置された液体導出装置と、を備える、排気をクリーニングする装置に関する。

背景技術において、排気流に流れ通路内で１つ又は複数の種類の液体が噴霧されることにより、排気流から、気体、液体又は固体を分離することが知られている。液体は、排気流内で搬送される気体、液体及び固体に結合し、場合によっては化学反応し、そのあとでより大きなエアゾール又は滴としてより簡単に分離可能である水又は化学物質であってよい。相応の排気浄化器は、例えば工業的なプロセス工学のみならず建築技術においても知られている。

ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０２００４０１７２８７号明細書において、例えば排気浄化器が記載されており、この排気浄化器は、家畜用設備からの排気を、これが外気に放出されるまえにクリーニングするために働く。流れ通路には、ノズルを備える液体噴霧装置が配置されており、液体噴霧装置は、排気浄化器の運転中に液体を排気流に噴霧する。噴霧滴及びエアゾールは混合し、排ガス流れにおいて搬送される気体、液体又は固体に結合する。この場合、滴及びエアゾールは、排ガス流れから落下する傾向にある。落下傾向は、液体噴霧装置に対して下流側に配置された液体ミスト分離器により補助され、この場合、液体ミスト分離器から、そこに捕捉された液体が滴下する。

滴下方向に、液体噴霧装置から離れて、以前から知られた排気浄化器において、粒子分離器が配置されている。粒子分離器は、滴及びエアゾールを捕集するための斜めの捕集面として、螺旋状の金属薄板を備え、捕集面に、滴及びエアゾールは先ず衝突し、次いで重力に従って螺旋状の金属薄板の表面を介して下向きに流れ落ちる。したがって捕集面の斜めの配置は、捕集される滴が流れ落ちることを保証するという目的のために働く。捕集面の下側の端部に、液体導出装置が位置し、液体導出装置により、捕集面により捕集された液体を集めて、排気浄化器から導出して、準備処理に供給することができる。示された構成では、捕集面は、フラットな衝突面を有する螺旋延伸型の滴分離器として構成されているが、捕集面は、プラスチック格子もしくは金属格子として、又はサイクロンとして構成することも可能である。一方では、滴又はエアゾールが衝突できる十分な面が設けられていて、さらに他方では、捕集面を、依然として十分な排気が流れ通路を通流できるように構成することが重要である。

ただしこの場合、捕集面の平均的な寸法設定では、依然として常時液体が装置から流出し、これに対して捕集面のより大きな寸法設定では、少量の水しか流出しないが、圧力損失は高くなり過ぎる。この流出する液体は、排気浄化の連続的な運転では、合計すると多大な量となり、多大な量の液体は、建築物の内側の所望されない箇所に集まり、特別に多大な手間を掛けて取り除かなければならない。液体内に、液体により排気から洗浄して取り除かれるべき物質、例えば汚れ、病原体、攻撃的な物質、例えばアンモニア又は硫黄酸化物等が含まれているので、通気設備及び家畜室は汚染物で汚される。汚染物が家畜室に達するのは全く望ましくない。これを回避するために、理論的に、より大きなスペース要求及び高まる建設コストを度外視して、粒子分離器を延長することが可能であるが、しかし流れ通路を通って流れる排気流の圧力損失も高まり、これは結果として装置の著しい効率損失並びにエネルギ消費量の上昇をもたらす。

したがって本発明の課題は、以前から知られた排気をクリーニングする装置を改良して、少量の水しか下向きに装置から流出しない傾向にあるものを提供することである。

この課題は、冒頭で述べた、排気をクリーニングする装置において、捕集面の表面が全体的又は部分的に多孔質構造を有する材料を備えることにより解決される。

この課題の解決手段は、滴がどの程度大きく重いのかに応じて、又滴がどの程度の衝突速度を有するのかに応じて、滴が本発明による構成を有しない捕集面に強制的にその最初の接触時に完全に付着するのではなく、破裂して、飛沫として新たな滴を形成することができ、新たな滴が、捕集面から離れて、重力に従って粒子分離器の下側の端部に向かって移動する、という認識に基づいている。粒子分離器が短すぎるか、又は捕集面とより小さな滴の新たな接触が流れ特性に基づいて粒子分離器に生じない場合、滴は、液体導出装置により捕捉されない。本発明による捕集面の構成により、飛沫形成の頻度は低減される。

多孔質構造を有する材料とは、その横断面にわたって分配して幾つかの中空室を有する独立気泡又は連続気泡の材料を意味している。中空室は、少なくとも一部で相互に、かつ周囲に結合することができる。滴又はエアゾールが多孔質構造に衝突すると、滴又はエアゾールは、もはや簡単に平滑な表面から跳ね返って排気流に戻るのではなく、先ず多孔質構造の中空室の表面及び／又の内側に分配される。これにより飛沫形成が低減される。跳ね返る滴を形成する液体は、跳ね返りエネルギにより、隣の中空室に押し付けることができる。この場合、跳ね返りエネルギは、少なくとも部分的に解消され、衝突する液体は、中空室により吸収することができる部分量に分けられる。中空室に進入する部分量は、もはや中空室に進入したあとで再び捕集面の表面から離れて排気流に戻りこれに達するために十分な運動エネルギを有しない。しかし、それにもかかわらず、中空室の少なくとも部分的な相互の結合により、中空室により収容された液体が、重力に従って、ゆっくりと下向きに落下し、最終的に液体導出装置に流れることができる。良好な滴収容及び液体の導出に基づいて、連続気泡の構成が好適であるとみなされる。そうして液体による中空室の飽和が増加することが回避され、中空室は、新たに衝突する滴又はエアゾールのために繰り返し解放される。

本発明による装置の態様ひいてはこれに伴う低減された飛沫頻度により、粒子分離器の領域における液体損失が大幅に低減され、そのために粒子分離器をより長く又はよりかさ高に構成する必要はない。圧力損失も許容可能なレベルに維持され、ファン出力ひいては排気浄化器のエネルギ消費量を増加する必要はない。

本発明の１態様によれば、多孔質構造を有する材料は、弾性的に形成されている。ここでは「弾性的」という概念は、材料が既に跳ね返る滴に含まれるエネルギに基づいて変形し、その際、滴に含まれる運動エネルギの一部をそれ自体に吸収し、これにより滴の跳ね返りの激しさを和らげる、ということを意味している。実験において、ここでは弾性プラスチック材料が特に適していることが判った。４０％の圧縮で圧縮硬さが１．５〜１０ｋＰａの範囲にある（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３３８６−１）材料が特に好適である。材料の弾性率により、滴の跳ね返りは、追加的に緩衝され、衝突する滴の飛沫頻度は、これにより追加的に低減される。例えば螺旋部（Schneckenwendeln）として形成された捕集面の場合に要求されているように、弾性材料は極めて良好に平らでない面にも適合することができるので、弾性的に形成された材料の場合、さらに取付が簡単になる。

本発明の１態様によれば、多孔質構造を有する材料は、マットとして、捕集面上に取り付けられている。マット材料により、組立ては簡単であり、マットは、所望の形状に切断して、それから、迅速かつ安価に製作可能である例えば接着結合により、捕集面に結合すればよい。

本発明の１態様によれば、多孔質材料の中空室は、１インチあたり７〜１４個の孔数を有する。このような孔サイズの場合、多孔質材料による滴及びエアゾールの特に良好な収容が得られる。

本発明の１態様によれば、多孔質構造を有する材料は、５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する。このような厚さにより、提供可能な構造スペースは、多孔質材料のために僅かしか要求されないが、この厚さは、衝突する滴を中空室に導入して、中空室に集まる液体を液体導出装置に供給するためには十分である。

本発明の１態様によれば、多孔質構造を有する材料は、フォーム構造体として形成されている。フォーム構造体の場合、中空室は、極めて薄いダイヤフラム状の壁により画成され、これにより、材料により占められる構造スペースにおける中空室の割合は極めて高い。

本発明の１態様によれば、多孔質構造を有する材料は、プラスチックから製作されている。プラスチックは、安価で、簡単に加工可能でありかつ耐腐食性であり、プラスチックは、化学的に安定して装置内で発生する化学物質に対して装着することができ、特にプラスチック材料は、ｐＨ値＝３までの耐酸性に設計可能である。

本発明の１態様によれば、捕集面は、流れ通路内で、排気流の流れ方向に、液体噴霧装置の上流側に配置されている。

明確に指摘しておくと、前述の好適な態様は、それぞれ個別に、又、選択的に相互に組み合わせた形で、独立請求項の対象に組み合わせ可能である。

本発明の別の変化形及び別の態様は、以下の具体的な説明及び図面から読み取ることができる。

以下に本発明を、１態様に基づいて詳説する。

排気をクリーニングする装置を示す図である。

図１には、排気をクリーニングする装置２を示してある。装置２は、流れ通路４を備え、流れ通路４を通って、排気流６が、流れ方向に通流する。流れ通路４内に、液体噴霧装置８が位置しており、液体噴霧装置８により、液体を排気流６に噴霧することができる。流れ通路４は、本態様では、略鉛直に延在しており、この場合、排気流６は、流れ通路４を下から上へ通流する。通常５ｍ／ｓ〜９ｍ／ｓの範囲で運動する、装置２内の排気流６の流速では、液体噴霧装置８により噴霧された液体は、強制的に、排気流６の流れ方向に連行されるのではなく、滴は、重力に従って、下向きに排気流６の流れ方向の上流側へ落下する。そうして滴は、粒子分離器１０の領域に達する。

本態様とは異なり、粒子分離器１０は、液体噴霧装置８の下流側に配置してもよく、このことは、形成された液体の滴が排気流６により連行されるときに、特に排気流６の流速がより高い場合に有意義である。

粒子分離器１０には捕集面１２が看取され、捕集面１２により、本態様では、流れ通路４の少なくともほぼ全ての横断面が、流れ通路４の１区分を越えて覆われる。捕集面１２の螺旋状の構成により、排気流は、捕集面１２に沿ってこれの傍を通流するために、ねじ山状の延伸経路を流れなければならないが、通過はあらゆる場合に可能である。重力に従って液体噴霧装置８の方向から捕集面１２に滴下する滴のために、螺旋状の捕集面１２は、流れ通路４の横断面の、滴が捕集面１２と接触せずに粒子分離器１０の区分を通過することができるような部分を生じさせない。これにより、液体の滴は、あらゆる場合に捕集面１２に接触しなければならない、ということが達成される。しかも螺旋部は、本態様では、流れ通路４の横断面を覆うために必要であるだけの長さである。これにより圧力損失及び組立てに係る手間は、絶対に必要とされる程度に低減される。

本態様では、捕集面１２として唯１つだけの螺旋部しか図示していないが、これとは異なり、複数の螺旋部又は捕集面１２の別のピッチ及び／又は形状を設けてもよい。

捕集面１２の表面には、多孔質構造を有する材料１４が示されている。本態様では、この材料１４は、捕集面１２の表面の部分面だけを覆っているが、この態様とは異なり、材料１４は、表面全体を覆ってもよい。本態様では、多孔質の材料１４から成るマットが、金属薄板螺旋部に載置され、これに結合されているが、螺旋部の枠やウェブを直接に多孔質材料、好適には弾性プラスチックから製造するか、又はそれぞれ異なる材料（そのうちの１つは多孔質構造を有する）を共押出により結合して、１つの構成要素を形成することも可能である。

多孔質構造を有する材料１４の表面に衝突する滴又はエアゾールは、前述の理由から、飛沫をほとんど生ぜしめない。なぜならば、多孔質構造が、衝突する滴を形成する液体の大部分を吸収して、分配するからである。捕集面１２が下向きに螺旋状に延在しているので、材料１４に衝突して、材料１４内にある中空室に進入している滴は、液体導出装置１６に達し、液体導出装置１６により流れ通路４から導出されるまで、重力に従って下向きに流れ落ちる。液体導出装置１６は、本態様では、捕集面１２の下側で横向きに流れ通路４の幅にわたって延在する溝から成っている。

本発明は、前述の態様に制限されるものではない。専門家にとって、本発明を、適切であると見なされる形で専門知識を用いて変更して、その際、本発明の対象の使用を回避することなく具体的な課題設定に適合させることは、困難なことではない。

Claims (8)

1. 流れ通路（４）であって、該流れ通路（４）を通ってクリーニングしたい排気流（６）が通過案内可能である、流れ通路（４）と、
   液体を排気流（６）に噴霧可能である、前記流れ通路（４）内に配置された液体噴霧装置（８）と、
   滴及び／又はエアゾールとして前記排気流（６）から落下する液体を捕集するための、斜めに配置された捕集面（１２）を有する粒子分離器（１０）と、
   前記捕集面（１２）に対応して配置された液体導出装置（１６）と、
   を備える、排気をクリーニングする装置（２）であって、
   前記捕集面（１２）の表面は、全体的又は部分的に、多孔質構造を有する材料（１４）を備えることを特徴とする、排気をクリーニングする装置。
2. 多孔質構造を有する前記材料（１４）は、弾性的に形成されている、請求項１記載の装置。
3. 多孔質構造を有する前記材料（１４）は、マットとして、前記捕集面（１２）上に取り付けられている、請求項１又は２記載の装置。
4. 多孔質構造を有する前記材料（１４）の中空室は、１インチあたり７〜１４個の孔数を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 多孔質構造を有する前記材料（１４）は、５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 多孔質構造を有する前記材料（１４）は、フォーム構造体として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 多孔質構造を有する前記材料（１４）は、プラスチックから製作されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 前記捕集面（１２）は、前記流れ通路（４）内で、排気流（６）の流れ方向において、前記液体噴霧装置（８）の上流側に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。

Images