JP2015131265A - 粉塵セパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せて、含塵排ガスや含塵空気から微細粒子を効率的に分離除去し、微細粒子の捕集効率を向上させた防塵セパレータ技術。
【解決手段】本発明に係る粉塵セパレータ１５は、本体ケース２１内上部に設けられ、含塵排ガスまたは含塵空気が接線方向から流入される固定サイクロン１９と、この固定サイクロン１９の下方に設けられた回転サイクロン２０と、この回転サイクロン２０を回転軸廻りに回転駆動させる駆動モータ２２とを有し、前記回転サイクロン２０はスリーブ状円筒部４３と切頭円錐状の逆円錐部４４とを一体に備え、前記逆円錐部４４の下方に前記含塵排ガスまたは含塵空気からサイクロンの原理を用いた遠心力作用で分離除去された微細粒子を回収する粉塵回収室を設けたことを特徴とするものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、排ガス等の気体から粉塵等の微細粒子をサイクロンの原理を用いて効率的に分離除去する、固定サイクロンと回転サイクロンを組み合せた粉塵セパレータ技術に関する。

含塵空気や含塵排ガスの気体からサイクロンの原理を利用して粉塵等の微細粒子（浮遊微粒子）に遠心力を働かせて分離し、集塵する技術にサイクロン集塵機がある。

サイクロン集塵機は、含塵空気や含塵排ガスを円筒容器の接線方向から流入させて流入含塵空気や含塵排ガスに旋回運動を生じさせ、含塵空気や含塵排ガスの旋回運動によって遠心力場を形成して、粉塵等の微細粒子を分離除去している。

サイクロン集塵機は、含塵空気や含塵排ガスを円筒容器の固定された静止内壁面に沿って旋回させて、静止内壁面に微細粒子（粉塵粒子や浮遊微細子）を遠心力沈降させる構造である。

しかし、サイクロン集塵機では、円筒容器の円筒内壁面が静止している固定サイクロンが一般的である（特許文献１および２参照）。固定サイクロンのように、円筒容器の内壁面が静止しているために、固定された静止内壁面近傍で含塵空気や含塵排ガスの回転速度が急激に減少し、静止内壁面近傍領域での遠心力集塵効果が著しく低下し、集塵効率を低下させる大きな原因となっている。

また、サイクロン集塵機の中には、ボックス状の本体ケース内に多孔有底外筒をインナードラムとして回転自在に設け、この外筒内に排ガス流路を形成する円筒を収容した回転サイクロンのミストセパレータがある。このミストセパレータは、排ガス中に含まれるオイルミストや煤塵を捕集する技術である。

特開２０１３−３１８２０号公報 特開２００９−１８９９６５号公報 特開２００６−４３５３４号公報

特許文献１および２に記載のように、固定サイロクンを備えたサイクロン集塵機は、固定サイクロンの円筒内壁面が静止しており、固定された非回転の静止内壁面を構成している。このため、固定サイクロンの静止内壁面近傍で含塵排ガスや含塵空気の回転速度が急激に減少して、無い壁面近傍領域での遠心力集塵効果が減少して集塵効率が低下する要因となっていた。この種の固定サイクロンでは、例えば５μｍ〜８μｍ以下の微細粒子の捕集効率が低下する原因となっていた。

また、特許文献３に記載のサイクロン集塵機は、多孔外筒を備えたインナードラムを回転可能に収容して回転サイクロンを構成しており、この回転サイクロンは、そのインナードラムを多孔有底外筒で形成したり、外孔外筒と内筒の間に多数のフィンを設けたり、さらに、回転軸上部に複数の羽根を取り付ける必要があり、サイクロン集塵機の構成が複雑となり、組立が繁雑で困難性を伴い、長時間を要する。

さらに、特許文献３に記載のサイクロン集塵機では、回転サイクロンの構成するインナードラムの内壁面の速度を、含塵排ガスや含塵空気との旋回速度との関係で調節制御する着想や発想は存在しない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せて、回転サイクロン円筒部の内周壁を所要の速度で回転させ、含塵排ガスや含塵空気から微細粒子を効率的に分離させ、微細粒子の捕集効率を向上させた粉塵セパレータ技術を提供することを目的とする。

本発明に係る粉塵セパレータは、上述した課題を解決するために、本体ケース内上部に設けられ、含塵排ガスまたは含塵空気が接線方向から流入される固定サイクロンと、この固定サイクロンの下方に設けられた回転サイクロンと、この回転サイクロンを回転軸廻りに回転駆動させる駆動モータとを有し、前記回転サイクロンはスリーブ状円筒部と切頭円錐状の逆円錐部とを一体に備え、前記逆円錐部の下方に前記含塵排ガスまたは含塵空気からサイクロンの原理を用いた遠心力作用で分離除去された微細粒子を回収する粉塵回収室を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る粉塵セパレータは、上述した課題を解決するために、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉塵セパレータを複数台備え、これら複数台の粉塵セパレータは、前記固定サイクロンの流出ダクトが次段の固定サイクロンの流入ダクトに接続されて直列多段状に構成されたことを特徴とするものである。

さらに、本発明に係る廃棄物処理プラントは、上述した課題を解決するために、産業用ゴミ、家庭用ゴミの廃棄物を燃焼させる燃焼器と、この燃焼器で燃焼された含塵排ガスを流入させ、含塵排ガスにサイクロンの原理を用いた遠心力作用により、微細粉塵を分離させる粉塵セパレータと、前記粉塵セパレータで微細粒子が分離され、取り除かれた排ガスを吸引して大気中に放出する排気ファンとを有し、前記粉塵セパレータは請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粉塵セパレータが用いられたことを特徴とするものである。

本発明においては、固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せた粉塵セパレータにより含塵排ガスまたは含塵空気から微細粒子を、サイクロンの原理を用いた遠心力作用で効率的に分離除去して回収することができ、微細粒子の捕集効率を向上させることができる。

特に、粉塵セパレータは固定サイクロンに組み合された回転サイクロンを用いて、回転サイクロンの円筒部の内周壁面速度を含塵排ガスまたは含塵空気の旋回流速度と一致するように調節制御したので、回転サイクロンの内周壁近傍領域の遠心力集塵効果を低下させることもなく、微細粒子(浮遊粒子)の捕集効率を向上させることができる。

粉塵セパレータを備えた廃棄物処理プラントの全体構成図。 固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せた粉塵セパレータの第１の実施形態を示す縦断面図。 図２に示された粉塵セパレータの平面図。 粉塵セパレータの固定サイクロン内で含塵排ガス（含塵空気）から微細粒子を捕集するサイクロンの原理を示す説明図。 固定サイクロンのみからなる粉塵セパレータの例を示す微細粒子の（粒子種別）捕集率曲線Ａを示す図。 粉塵セパレータの回転サイクロン内での含塵排ガス（含塵空気）から微細粒子を捕集するサイクロンの原理を示す説明図。 固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せた粉塵セパレータの第２の実施形態を示す縦断面図。 図７に示された粉塵セパレータの平面図。 図７に示された粉塵セパレータの回転サイクロンの下方部支持構造を示す縦断面図。 固定サイクロンと回転サイクロンとを組み合せた粉塵セパレータの第３の実施形態を示す縦断面図。 図１０に示された粉塵セパレータの平面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る粉塵セパレータを備えた廃棄物処理プラント示す構成図である。

この廃棄物処理プラント１０は、重油等の燃料を用いて産業用ゴミや家庭用ゴミ等の廃棄物を燃焼させる燃焼器１１と、この燃焼器１１で燃焼された高温、例えば８００℃〜９００℃の含塵排ガスを（冷却水を用いて）冷却する冷却器１２と、この冷却器１２で例えば３００℃程度に冷却された含塵排ガスのガス流量を測定する流量計１３と、含塵排ガスに含まれる煤塵等の浮遊微粒子（微細粒子）の粉塵粒子量を測定する煤塵計１４と、含塵排ガス中の粉塵粒子に遠心力を働かせて集塵し、セパレートする粉塵セパレータ１５と、この粉塵セパレータ１５で粉塵粒子がセパレートされ、除去された排ガス中に残された残存粉塵粒子量を測定する煤塵計１６と、粉塵セパレータ１５で粉塵粒子が除去された排ガスを吸引し、清浄な排ガスをサイレンサ１８を介して大気中に放出する排気ファン１７とを有する。粉塵セパレータ１５で粉塵がセパレートされ、分離除去された排ガスは、例えば２５０℃程度に温度降下して大気中に放出される。

［第１の実施形態］
図２および図３は、本発明に係る粉塵セパレータ１５の第１の実施形態を示すものである。この粉塵セパレータ１５は含塵排ガスから煤塵等の浮遊微粒子（微細粒子）を分離除去して回収するセパレータ集塵機である。この粉塵セパレータ１５は、有蓋固定ドラム状で下端が開口した固定サイクロン１９と回転ドラム状の回転サイクロン２０とを上下に組み合せて構成される。粉塵セパレータ１５は、主要の外観仕様の幅・奥行き・高さが一例として７００ｍｍ×７００ｍｍ×２５００ｍｍの寸法に構成され、筒状ケーシング構造あるいはフレーム枠構造に組み立てられた本体ケース２１を有する。本体ケース２１は上部に固定サイクロン１９を有し、この固定サイクロン１９の下部に回転サイクロン２０が回転自在に設けられる。固定サイクロン１９は例えば外径４６０ｍｍφ、高さ３００ｍｍ程度に鋼板の製缶加工で有蓋ドラム状に形成される。

固定サイクロン１９の頂部には駆動モータ２２が設置される。駆動モータ２２はコントローラとしてのＣＰＵ２３（図１）により、図示しないインバータ装置で駆動される可変速モータであり、駆動モータ２２のモータ軸は直接あるいはユニバーサルジョイント（図示せず）を介して回転シャフト２４に連結され、この回転シャフト２４が回転駆動されるようになっている。ＣＰＵ２３は、含塵排ガスの流量が流量計１３にて計測され、この流量計１３の計測流量に応じて駆動モータ２２のモータ回転量が後述するように調節制御される。

また、粉塵セパレータ１５の下部には、回転サイクロン２０の遠心力作用で含塵排ガスから分離除去された粉塵粒子を回収する粉塵回収室２５が形成される。粉塵回収室２５は本体ケース２１に着脱自在に収納されるようにしてもよい。

粉塵セパレータ１５で粉塵粒子が分離除去された排ガスは、排気ファン１７のモータ駆動に伴う吸気負圧により吸引される。排気ファン１７に吸引される排ガスは、途中に煤塵計１６が設けられて、この煤塵計１６（図１）により残存粉塵粒子量が計測された後、排気ファン１７により例えば２５０℃程度の温度となって大気中に放出される。

一方、粉塵セパレータ１５に設けられた駆動モータ２２からの回転シャフト２４は、図２に示すように、固定サイクロン１９を貫いて回転サイクロン２０内に延出されており、回転シャフト２４は上端部と下端部の両端部がベアリング３１，３２により回転自在に支持される。回転シャフト２４の中間部は、平面視十字フレーム状のクロスサポート３３，３４が軸方向上部および下部にそれぞれ一体に設けられる。これらのクロスサポート３３，３４により回転シャフト２４は、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部（胴部）４３および切頭円錐状の逆円錐部４４に固定される。これにより、駆動モータ２２のモータ駆動により回転サイクロン２０は回転シャフト２４廻りに回転駆動される。

回転サイクロン２０は、下端が本体ケース２１の粉塵回収室２５を臨むように開口しており、固定サイクロン１９および回転サイクロン２０でセパレートされて沈降した微細粒子の粉塵粒子を粉塵回収室２５に回収している。

また、サイクロン集塵機としての粉塵セパレータ１５は、固定サイクロン１９がスリーブ状あるいは円筒ドラム状の外筒部３６と、排ガス流出ガイド筒を形成する内筒部３７とが同心円状に構成される。固定サイクロン１９の内外筒間の間隙は、上部集塵域３８を形成しており、この上部集塵域３８に接線方向からの流入ダクト３９の排ガス入口４０が開口している。流入ダクト３９の排ガス入口４０は、矩形の縦長開口を有し、例えば入口幅１２５ｍｍ×高さ２５０ｍｍ程度に構成される。

さらに、サイクロン集塵機としての粉塵セパレータ１５の内筒部３７はその外筒部３６から下方に突出しており、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部あるいは胴部４３の途中で終端している。固定サイクロン１９の内筒部３７の突出量は、スリーブ状円筒部４３の軸方向長さの１／２付近、好ましくは１／２から２／３の範囲で終端し、開口している。

固定サイクロン１９は、下部が回転サイクロン２０の頂部にインロー部で嵌め合され、嵌合部に微小間隙、例えば数ｍｍ（２ｍｍ）程度の隙間が周方向に沿って形成される。固定サイクロン１９と回転サイクロン２０に形成される重合せ部の軸方向長さ（重合せ幅）は例えば２０ｍｍ程度である。回転サイクロン２０はスリーブ状円筒部４３が例えば外径５００ｍｍ×高さ４６０ｍｍ程度で、厚さ約１．６ｍｍ程度の鋼板で形成され、スリーブ状円筒部４３から下方に延びる逆円錐部４４は、高さ９００ｍｍ、逆円錐部４４の傾斜角度が１１度に構成される。回転サイクロン２０は、駆動モータ２２により回転速度が５００〜１０００ｒｐｍ、例えば平均６００ｒｐｍ程度に可変速可能に回転調整される。具体的には、回転サイクロン２０内は含塵排ガスの下部集塵域４５を構成しており、下部集塵域４５内を案内される排ガスの回転速度が、回転サイクロン２０の内周壁の回転周速度と等しくなるように設定される。

回転サイクロン２０は、固定サイクロン１９の上部集塵域３８に続いて、その下方に下部集塵域４５を構成している。回転サイクロン２０内に形成される下部集塵域４５は、内周壁自体が所要の回転速度（周速度）で回転されるようになっており、この点で固定サイクロン１９のように内周壁が静止され、非回転の円筒内壁面を形成するものと異なる。

図２および図３に示された粉塵セパレータ１５では、燃焼器１１からの含塵排ガスの排ガス流量を流量計１３にて計測し、排ガス流量の計測結果をコントローラであるＣＰＵ２３にて演算処理し、ＣＰＵ２３で駆動モータ２２のモータ回転数を調節設定している。ＣＰＵ２３は、駆動モータ２２のモータ回転数を演算制御し、粉塵セパレータ１５の固定サイクロン１９に流入した含塵排ガスが渦巻き状の旋回流となってサイクロン集塵機の粉塵セパレータ１５内を例えば風速１５ｍ／ｓｅｃで流動するとき、回転サイクロン２０内を流動する含塵排ガスの旋回流速度が、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部４３の周速度と等しくなるように、回転サイクロン２０内で回転内周壁４７と含塵排ガスの旋回速度との相対速度がゼロとなるように駆動モータ２２のモータ回転速度が調節設定される。

燃焼器１１からの含塵排ガスは、流入ダクト３９の排ガス入口４０から粉塵セパレータ１５の固定サイクロン１９に流入され、固定サイクロン１９の上部集塵域３８内を例えば１５ｍ／ｓｅｃの旋回流となって螺旋状に時計廻り（あるいは反時計廻り）に流動する。

［第１の実施形態の作用］
固定サイクロン１９に流入した含塵排ガスの旋回流は、図４に示すように、固定サイクロン１９内での遠心力Ｆに対して、外筒３６の静止（固定）内周壁４１から抗力Ｒが生じており、上部集塵域３８内に遠心力Ｆと抗力Ｒの相反する力によって静止内周壁近傍で境界面Ｓが形成される。この境界面Ｓの存在により、含塵排ガスに含まれる微細粒子（例えば８μｍ以下の粒子）は、境界面Ｓで跳ね返されてしまい、含塵排ガスの旋回流は回転サイクロン２０の下部集塵域４５に導かれる。粉塵セパレータが一例として固定サイクロンのみで構成される場合、この粉塵セパレータは図５に示す捕集効率曲線Ａで表わされる。例えば８μｍの微細粒子の捕集率は、５０％程度となる。上部集塵域３８内に形成される境界面Ｓは、含塵排ガスによる旋回流の大きさに応じて必ずしも一定でなく、排ガス量に応じて半径方向に変化する。

一方、回転サイクロン２０は、含塵排ガス流量に応じてＣＰＵ２３により駆動モータ２２のモータ駆動が調節され、図６に示すように、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部４３の周速度Ｖが、含塵排ガスの旋回流速度ｖと等しくなるように調節設定される。このため、回転サイクロン２０の回転内周壁（スリーブ状円筒部４３）と含塵排ガスの旋回流速度との相対速度差がＶ≒ｖでゼロとなるように形成される。具体的には、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部４３の回転内周壁４７に接する含塵排ガスの旋回流速度ｖが、回転サイクロン２０のスリーブ状円筒部４３と含塵排ガス（微細粒子Ｐ）の旋回流速度ｖの相対速度差がゼロ（Ｖ≒ｖ）になるように調節設定される。

このため、回転サイクロン２０の下部集塵域４５に案内された含塵排ガス（微細粒子Ｐ）の旋回流は、この旋回流と回転サイクロン２０の内周壁面との相対速度差がほぼゼロとなるため、回転する内周壁面からの抗力を受けにくい。したがって、含塵排ガスの旋回流は、上部集塵域３８のように途中に境界面Ｓが形成されることがなく、または少ない。下部集塵域４５に導かれた含塵排ガスの旋回流は、微細粒子Ｐも回転サイクロン２０の内周壁４７に到達することができ、微細粒子Ｐはサイクロンの原理で遠心力作用を受けて分離され、捕集作用に寄与される。

その上、含塵排ガスの旋回流は、螺旋状下向き流であるために下向きの力が作用し、捕集された微細粒子Ｐは回転サイクロン２０の回転内周壁４７に保持されつつ、回転内周壁４７に沿って下降する。その際、回転サイクロン２０の回転内周壁４７は、含塵排ガスの旋回流と相対速度差が略ゼロとなる周速度Ｖで回転するので、含塵排ガスの旋回流が回転内周壁４７から受ける抗力はほぼゼロとなり、捕集される微細粒子Ｐは回転サイクロン２０の回転内周壁４７に沿って遠心力作用を受け、スムーズに下降し、落下していく。

しかも、回転サイクロン２０の回転内周壁４７は、スリーブ状円筒部（内周部）４３の軸方向長さが、スリーブ状円筒部４３の直径とほぼ同等か、あるいは直径以上の長さを有するので、含塵排ガスの旋回流は下部集塵域４５内を複数回、例えば３回以上旋回する。含塵排ガスの旋回流による旋回流路長さを長くとることができ、長い旋回流路を通る間、含塵排ガスは回転内周壁面近傍でも遠心力作用を受けて微細粒子Ｐが回転内周壁４７側に押し付けられてセパレートされ、効率よく捕集される。

また、回転サイクロン２０は、逆円錐部４４の下端部が開放されているが、この下端開口から排ガスが流出することはない。回転サイクロン２０の下部集塵域４５内を旋回する排ガスの旋回流（螺旋状下向き流）は逆円錐部４４の上部（入口）付近で反転して内向きの流れとなり、固定サイクロン１９の内筒部３７内に吸引される。固定サイクロン１９の内筒部３７には、排気ファン１７からの吸気負圧が作用しており、この排気ファン１７による吸気負圧の作用により、排ガスの旋回流は、回転サイクロン２０の下部集塵域４５の途中で反転し、内筒部３７内に吸引される。

このため、回転サイクロン２０の下端が開口しても、この下端開口から排ガスが流出することはなく、また、大気が流入することも防止できる。回転サイクロン２０の下部集塵域４５は、逆円錐部４４内が静圧状態に保持され、セパレートされた捕集微細粒子に渦流を生じさせることもなく、重力作用でスムーズに落下し、下端開口から粉塵回収室２５に回収されて収容される。

一方、回転サイクロン２０が固定サイクロン１９の内筒部３７内に吸引された排ガスは、図２に示すように、吸気負圧で内筒部３７内を上昇し、頂部のプレナム状マフラー室４８に案内され、続いて、マフラー室４８の排ガス出口４９から流出ダクト５０を経て排気ファン１７に吸引される。流出ダクト５０は途中に煤塵計１６が備えられて排気ガス中に含まれる残存粉塵量が計測される。排気ファン１７に吸引された排気ガスは、ファン送出口から吐出され、大気中に放出される。

［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態においては、粉塵セパレータ１５が固定サイクロン１９の下方に回転サイクロン２０を備え、回転サイクロン２０に案内された含塵排ガスが回転集塵域４５内を旋回流となって螺旋状下向きに旋回する一方、回転サイクロン２０の内周壁４７の回転周速度が、含塵排ガスの旋回流速度（内周壁４７に接する含塵排ガスの旋回流速度）と等しくなり、相対回転速度（回転速度差）がゼロとなるように駆動モータ２２により調節設定される。したがって、回転集塵域４５内を旋回する含塵排ガス中の微細粒子は、遠心力作用を受けつつ螺旋状下向きの旋回流により下向きの作用力を受けて排ガス中から効果的にセパレータされる。セパレータされた微細粒子は回転サイクロン２０の内周壁４７に沿って下降して落下し、排ガスから分離除去された粉塵回収室２５内に効率よく回収される。その際、含塵排ガスは回転サイクロン２０の回転集塵域４５内を螺旋状の旋回流となって複数回、遠心力と下向きの作用力を受けながら微細粒子の分離除去作用が続けられるので、微細粒子を効率よく分離除去される。微細粒子は粒子径の大小に関わらず、例えば８μｍ以下の微小粒径の微細粒子でも従来の粉塵セパレータより、より効率よく分離除去して回収できる。

［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態では、粉塵セパレータ１５が、廃棄物処理プラント１０に１台備えられた例を示したが、粉塵セパレータ１５から流出する流出ダクト５０の排ガス中に残存粉塵が所定量以上含まれている場合には、粉塵セパレータを複数段（例えば２段以上）接続した多段の粉塵セパレータ構成のサイクロン集塵機としてもよい。

このサイクロン集塵機では、第１段の粉塵セパレータ１５の流出ダクト５０から流出する排ガス中に残存粉塵が所定量以上含まれている場合には、粉塵セパレータ１５の下流側に第２段以降の粉塵セパレータ１５を順次接続し、廃棄物処理プラント１０は複数台の粉塵セパレータ１５，１５を直列状に接続して多段構造に構成し、多段の粉塵セパレータ１５，１５を組み合せたサイクロン集塵機としてもよい。

変形例に示されたサイクロン集塵機では、粉塵セパレータ１５，１５を多段構造に接続したので、含塵排ガスから、より微小粒径の微細粒子を分離除去することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図７ないし図９は、第２の実施形態に係る粉塵セパレータを示すものである。この粉塵セパレータ１５Ａを説明するに当り、図１ないし図６に示された粉塵セパレータ１５と同じ構成には、同一符号を付して重複する説明を省略ないしは簡略化する。第２の実施形態の粉塵セパレータ１５Ａは、回転サイクロン２０Ａの支持構造が、第１の実施形態に示された粉塵セパレータ１５と異なる。

粉塵セパレータ１５Ａの回転サイクロン２０Ａは、図７に示すように、駆動モータ２２からの回転シャフト２４の上部がスラストベアリング等の吊りベアリング５５で固定サイクロン１９の頂部に支持され、回転シャフト２４は、平面視十字形フレーム上のクロスサポート３３，３４により、回転サイクロン２０Ａを回転自在に支持している。回転サイクロン２０Ａはスリーブ状円筒部４３の下部と切頭円錐状の逆円錐部４４でクロスサポート３３，３４を介して回転シャフト２４に固定される。これにより、回転サイクロン２０Ａは駆動モータ２２により、第１の実施形態に記載の回転サイクロン２０と同様、回転駆動される。

また、回転サイクロン２０Ａの下端部には、図９に示すように、リング状固定レース５６が固定されており、この固定レース５６は振止めローラ５７により接触支持される。振止めローラ５７は例えば３個が回転サイクロン２０Ａの下端外周部に等間隔をおいて安定的に回転接触し、回転サイクロン２０Ａの首振り旋回を防止している。振止めローラ５７は、例えばボールベアリングのアウタレースであり、締付ボルト５８などの締付手段で仕切りプレート６０に回転自在に支持される。

［第２の実施形態の作用］
第２の実施形態に示す粉塵セパレータ１５Ａにおいても、第１の実施形態に示された粉塵セパレータ１５と同様に、回転サイクロン２０Ａは駆動モータ２２により回転シャフト２４およびクロスサポート３３，３４により安定的に回転駆動される。回転サイクロン２０Ａの内周壁４７の回転速度Ｖが下部集塵域４５内を流動する含塵排ガスの旋回流速度ｖ（回転内周壁４７に接する含塵排ガスの旋回流速度）と等しく相対周速度差がゼロになるように調節設定される。このため、含塵排ガス中の微細粒子Ｐは、図６に示すものと同様、旋回流に伴う遠心力と螺旋状下向流に伴う下向きの作用力が作用して、回転サイクロン２０Ａの内周壁４７側に押し付けられる。

含塵排ガスは、回転サイクロン２０Ａ内の下部集塵域（回転集塵域）４５内を螺旋状に複数回旋回する間、微細粒子Ｐは遠心力と下向きの作用力を長い間受けるので、排ガスから有効的にセパレートされる。セパレートされた微細粒子Ｐは回転サイクロン２０Ａのスリーブ状円筒部４３の内周壁４７から逆円錐部４４の内周壁に沿って下降し、逆円錐部４４の下端開口から粉塵回収室２５内にスムーズに回収される。

第２の実施形態においても、１台の粉塵セパレータ１５Ａで微細粒子の捕集効率が充分でない場合、複数台の粉塵セパレータ１５Ａを多段に接続し、多段構造の粉塵セパレータ１５Ａを有するサイクロン集塵機を構成してもよい。

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態の粉塵セパレータ１５Ａにおいても、含塵排ガスは、回転サイクロン２０Ａ内の下部集塵域（回転集塵域）４５内で遠心力と下向き作用力が働く螺旋状下向きの旋回流により、微細粒子Ｐが含塵排ガスから有効的にセパレートされる。セパレートされた微細粒子Ｐは回転サイクロン２０Ａの内周壁沿いに下降し、逆円錐部４４から重力作用を受けて粉塵回収室２５内にスムーズに落下し、回収される。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態を図１０および図１１を参照して説明する。

図１０および図１１は第３の実施形態に係る粉塵セパレータを示すものである。この粉塵セパレータ１５Ｂを説明するに当り、図７ないし図９に示す粉塵セパレータ１５Ａと同じ構成には、同一符号を付して重複説明を省略ないし簡略化する。

第３の実施形態に示す粉塵セパレータ１５Ｂは、駆動モータ２２Ａのモータ駆動構造が第２の実施形態に示された粉塵セパレータ１５Ａと異にする。

第３の実施形態に示された粉塵セパレータ１５Ｂは、固定サイクロン１９の頂部に設置される駆動モータ２２Ａは、回転シャフト２４をＶベルト式動力伝達機構６５を介して回転駆動させたものである。この点で第２の実施形態に示されたように粉塵セパレータ１５Ａの駆動モータ２２が回転シャフト２４を直接あるいはユニバーサルジョイントを介して回転駆動させたものとは相違する。

固定サイクロン１９の頂部に設置される駆動モータ２２Ａのモータ軸２２ａにはドライブプーリ６６が設けられ、このドライブプーリ６６はＶベルト６７を介して回転シャフト２４に設けられたドリブンプーリ６８にモータ駆動力が伝達され、回転シャフト２４を回転駆動させるものである。

また、固定サイクロン１９の内筒３７の外周側に螺旋導風板７０が溶接等の固定手段で固定される。螺旋導風板７０は、排ガス入口４０から固定サイクロン１９内に流入した含塵排ガスを螺旋導風板７０に沿って螺旋状の下降流となるように案内している。螺旋導風板７０の下端は内筒３７の下端とほぼ等しい位置で終端している。螺旋導風板７０の外周側は、回転サイクロン２０Ａの回転内周壁４７との間に数ｍｍ、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度の間隙が形成される。

第３の実施形態に示された粉塵セパレータ１５Ｂでは、回転サイクロン２０Ａを回転駆動させる回転シャフト２４は、駆動モータ２２Ａのモータ駆動力でＶベルト式の動力伝達機構６５を介して駆動させられるので、駆動モータ２２Ａを回転シャフト２４のシャフト軸上に配置する必要がなく、駆動モータ２２Ａの配置自由度を向上させることができる。

また、第３の実施形態では、粉塵セパレータ１５Ｂの回転シャフト２４ひいては回転サイクロン２０ＢをＶベルト式動力伝達機構６５を介して駆動させる例を説明したが、Ｖベルト式動力伝達機構６５に代えてチェーン式動力伝達機構やギア式動力伝達機構等の動力伝達装置を介してモータ駆動力を伝達するものでもよい。なお、図１０において、符号７１はベアリングボックスであり、符号７２はベアリングである。

［第３の実施形態の作用］
第３の実施形態の粉塵セパレータ１５Ｂにおいても、第２の実施形態の粉塵セパレータ１５Ａと同様に、回転サイクロン２０Ａの回転速度をＣＰＵ２３により調節制御し、回転サイクロン２０Ａのスリーブ状円筒部（胴部）４３の内周壁４７の回転速度Ｖが回転サイクロン２０Ｂ内の回転集塵域４５内を螺旋状下向きに流動する含塵排ガスの旋回流速度ｖ（回転サイクロン２０Ａの内周壁４７に接する含塵排ガスの旋回流速度）と等しく、相対速度差がゼロとなるように調節設定される。

したがって、第３の実施形態の粉塵セパレータ１５Ｂは、第２の実施形態に示された粉塵セパレータ１５Ａと同様に、回転サイクロン２０Ａは駆動モータ２２Ａにより回転シャフト２４およびクロスサポート３３，３４により安定的に回転駆動される。回転サイクロン２０Ａの内周壁４７の回転速度Ｖが下部集塵域４５内を流動する含塵排ガスの旋回流速度ｖ（回転内周壁４７に接する含塵排ガスの旋回流速度）と等しく相対周速度がゼロになるように調節設定される。旋回流速は、螺旋導風板７０によって定速に制御されるため、含塵排ガス中の微細粒子Ｐは、図６に示すものと同様、旋回流に伴う遠心力と螺旋状下向流に伴う下向きの作用力が作用して、回転サイクロン２０Ａの内周壁４７側に安定的でしかも強力に押し付けられる。

その際、含塵排ガスは、回転サイクロン２０Ａ内の下部集塵域（回転集塵域）４５内を螺旋状に複数回旋回する間、微細粒子Ｐは遠心力と下向きの作用力を長い間受けるので、排ガスから有効的にセパレートされる。セパレートされた微細粒子Ｐは回転サイクロン２０Ａのスリーブ状円筒部４３の内周壁４７から逆円錐部４４の内周壁に沿って下降し、逆円錐部４４の下端開口から粉塵回収室２５内にスムーズに回収される。

第３の実施形態においても、１台の粉塵セパレータ１５Ｂで微細粒子の捕集効率が充分でない場合、複数台の粉塵セパレータ１５Ｂを多段に接続し、多段構造の粉塵セパレータ１５Ｂを有するサイクロン集塵機を構成してもよい。

［第３の実施形態の効果］
第３の実施形態の粉塵セパレータ１５Ｂにおいても、含塵排ガスは、回転サイクロン２０Ｂ内の下部集塵域（回転集塵域）４５内で遠心力と下向き作用力が働く螺旋状下向きの旋回流により、微細粒子Ｐが含塵排ガスから有効的にセパレートされる。セパレートされた微細粒子Ｐは回転サイクロン２０Ｂの内周壁沿いに下降し、逆円錐部４４から重力作用を受けて粉塵回収室２５内にスムーズに落下し、回収される。

各実施形態では、粉塵セパレータは固定サイクロンと回転サイクロンとを組合せて構成したので、含塵排ガスや含塵空気中から微細粒子をサイクロンの原理を利用した遠心力作用により６〜８ｐｐｍ以下の微細粒子を効率的に分離除去し、回収させることができる。したがって、微細粒子の分離回収に特に適したものとなり、問題となっているＰＭ２．５の浮遊微粒子などの微細粒子の分離・回収にも適するものと思料する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…廃棄物処理プラント、１１…燃焼器、１２…冷却器、１３…流量計、１４…煤塵計、１５，１５Ａ，１５Ｂ…粉塵セパレータ（サイクロン集塵機）、１６…煤塵計、１７…排気ファン、１８…サイレンサ、１９…固定サイクロン、２０，２０Ａ，２０Ｂ…回転サイクロン、２１…本体ケース、２２…駆動モータ、２３…ＣＰＵ（コントローラ）、２４…回転シャフト、２５…粉塵回収室、３１，３２…ベアリング、３３，３４…クロスサポート、３６…外筒、３７…内筒、３８…上部集塵域（回転集塵域）、３９…流入ダクト、４０…排ガス入口、４１…静止内周壁（固定内周壁）、４３…スリーブ状円筒部（胴部）、４４…逆円錐部、４５…下部集塵域（回転集塵域）、４７…回転内周壁、４８…マフラー室、４９…排ガス出口、５０…流出ダクト、５５…吊りベアリング、５６…固定レース、５７…振止めローラ（ボールベアリング）、５８…締付ボルト（締付手段）、６０…仕切りプレート、６５…Ｖベルト式動力伝達機構、６６…ドライブプーリ、６７…Ｖベルト、６８…ドリブンプーリ、７０…螺旋導風板。

Claims (8)

1. 本体ケース内上部に設けられ、含塵排ガスまたは含塵空気が接線方向から流入される固定サイクロンと、
   この固定サイクロンの下方に設けられた回転サイクロンと、
   この回転サイクロンを回転軸廻りに回転駆動させる駆動モータとを有し、
   前記回転サイクロンはスリーブ状円筒部と切頭円錐状の逆円錐部とを一体に備え、
   前記逆円錐部の下方に前記含塵排ガスまたは含塵空気からサイクロンの原理を用いた遠心力作用で分離除去された微細粒子を回収する粉塵回収室を設けたことを特徴とする粉塵セパレータ。
2. 前記固定サイクロンに流入される含塵排ガスまたは含塵空気の流量を計測する流量計と、
   この流量計で計測された前記含塵排ガスまたは含塵空気の流量から前記駆動モータの回転駆動量を算出するＣＰＵとを備え、
   前記ＣＰＵは、前記回転サイクロン内を螺旋状に旋回する前記含塵排ガスまたは含塵空気の旋回流の流速が前記回転サイクロンの円筒部の内周壁面速度と一致するように前記駆動モータを可変速可能に調節制御された請求項１に記載の粉塵セパレータ。
3. 前記回転サイクロンは、その円筒部の軸方向長さかが前記円筒部の直径と等しいかあるいは前記円筒部の直径以上に構成され、
   前記回転サイクロンの円筒部内で含塵排ガスまたは含塵空気の旋回流が複数回螺旋状下向きに旋回するように構成された請求項１または２に記載の粉塵セパレータ。
4. 前記固定サイクロンは、前記含塵排ガスまたは含塵空気が流入する外筒と、前記回転サイクロン内で含塵排ガスまたは含塵空気から遠心力作用を受けて分離除去された排ガスの排出を案内する内筒とを有し、
   前記内筒は、外筒内を下方に突出し、前記回転サイクロンの円筒部内の中央部付近で開口して終端された請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉塵セパレータ。
5. 前記固定サイクロンの内筒は、流出ダクトを介して排気ファンの吸込口に接続され、
   前記排気ファンの吸気負圧が固定サイクロンの内筒内に作用するように構成された請求項４に記載の粉塵セパレータ。
6. 前記固定サイクロンの外筒は、前記回転サイクロンのスリーブ状円筒部にインロー部で微小周間隙を残して嵌め合された請求項１に記載の粉塵セパレータ。
7. 固定サイクロンと回転サイクロンとから構成される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の粉塵セパレータを複数台備え、これら複数台の粉塵セパレータは、前記固定サイクロンの流出ダクトが次段の固定サイクロンの流入ダクトに接続されて直列多段状に構成されたことを特徴とする粉塵セパレータ。
8. 産業用ゴミ、家庭用ゴミの廃棄物を燃焼させる燃焼器と、
   この燃焼器で燃焼された含塵排ガスを流入させ、含塵排ガスにサイクロンの原理を用いた遠心力作用により、微細粉塵を分離させる粉塵セパレータと、
   前記粉塵セパレータで微細粒子が分離され、取り除かれた排ガスを吸引して大気中に放出する排気ファンとを有し、
   前記粉塵セパレータは請求項１ないし７のいずれか１項に記載の粉塵セパレータが用いられたことを特徴とする廃棄物処理プラント。

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