JP2544364B2

JP2544364B2 - 気体中の異種物質の除去装置

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Publication number: JP2544364B2
Application number: JP62011227A
Authority: JP
Inventors: 久夫小嶋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1987-01-22
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS63182014A; US4878925A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、排ガス中の微細粒子を除去する集塵装置
等の気体中の異種物質を除去する装置に関する。

［従来の技術］光ファイバ又はシリコンウエハの製造過程において
は、排ガス中にSiO₂等の微細粒子が混入している。ま
た、半導体の製造に際しては、排ガス中にSb、Ｂ、As、
Ge等のミスト粉末が存在し、アルミニウムの精錬におい
ては、Al等の金属微粉が排ガス中に混在している。

従来、これらの排ガス中の微細粒子を除去するため
に、遠心力を利用した集塵機若しくは電気集塵機等の乾
式の集塵装置又はベンチュリスクラバ等の湿式の集塵装
置が使用されている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、これらの集塵装置においては、粒径が
10μｍである微細粒子の捕集効率が低いという欠点があ
る。また、これらの装置の設備費が高価であると共に、
メインメンテナンスが複雑である。更に、ベンチュリス
クラバにおいては、圧力損失が高いので、電力費が高い
と共に、その動力源が大形化し、高価な装置が必要であ
る。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであっ
て、設備費及びランニングコストが低いのに加え、粒径
が１μｍ以下の超微細粒子であっても高効率で捕集する
ことができる気体中の異種物質の除去装置を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る気体中の異種物質の除去装置は、その
内側を気体が通流する通路管体と、この通路管体の内側
を仕切って複数個の気体通路を形成する螺旋状の羽根体
と、通路管体の内周面及び羽根体の表面の少なくとも一
部の面上に配設されその面の気体接触面積を拡大する補
助体と、前記通路管体内に液体を噴出するノズルとを有
することを特徴とする。

この補助体としては、多孔質体、メッシュ状体又は凹
凸状の表面を有する凹凸状体等を使用することができ
る。

［作用］この発明においては、排ガス等の気体を通路管体内に
通流させると、この気体は螺旋状の羽根体により仕切ら
れる気体通路を螺旋状に進行する。気体中の微細粒子は
相互に衝突を繰り返して粗大化すると共に、面積が大き
い補助体の表面に接触して粗大化する。これにより、気
体中の微細粒子は減少し、通路管から排出される気体
を、例えば、水中に通すことにより気体中の微粒子は除
去される。又は、この通路管体内に、水又は洗浄液等の
液体を噴出すると、螺旋状に進行する気体中の微細粒子
はこの液体により補捉されて気体から除去される。ま
た、この場合に、補助体の表面積が極めて大きいので、
気体と液体との接触面積も大きく、従って、微細粒子の
捕集効率が高い。なお、この発明は、除塵装置以外の、
例えば、気体中の悪臭成分を除去する装置等、気体中の
異種成分を除去する装置として広く適用可能である。

［実施例］以下、添付の図面を参照してこの発明の実施例につい
て具体的に説明する。第１図は、この発明をSiO₂等の微
粒子および塩素又は塩酸ミスト等を含有する排ガスから
これらの異種物質を除去する装置に適用した場合の実施
例を示すブロック図である。排ガスは、この発明の実施
例に係る第１の除去装置１に導入されてその排ガス中の
異種物質が除去される。除去装置１には、その下方に配
設されたタンク４が連結されており、このタンク４はデ
ミスタ、サイクロン又は充填塔等の気液分離装置５に連
結されている。この気液分離装置５において気体と液体
とが分離され、液体はタンク４に返戻される。この気液
分離装置５からの排出ガスは、除去装置１と同様の第２
の除去装置７に通され、更に排ガス中の異種物質が除去
される。この除去装置７には、タンク10及び気液分離装
置11が連結されており、気液分離装置11の排出側には排
風機13が配設されている。タンク10中の水溶液は適宜バ
ルブ12を開にすることによって中和処理工程に排出され
ると共に、適宜タンク10内に新液が補給される。

除去装置１及び７には、その頭部に夫々スプレイノズ
ル２及び８が配設されており、このノズル2,8にはポン
プ3,9によりタンク4,10内の液体が供給される。従っ
て、この液体はノズル2,8により除去装置1,7内に噴射さ
れ、次いで、タンク4,10に集められた後、ポンプ3,9に
よってノズル2,8に供給されるというように、循環使用
される。

次に、除去装置１の構造について説明する。なお、除
去装置７の構造は除去装置１と同様であるので、説明を
省略する。この除去装置１は第２図に示すエレメント20
を、第３図に示すように、その長手方向に複数個連結し
て構成される。このエレメント20は、第４図に示すよう
に、通路管体21とその内側に配設された螺旋状の羽根体
22とを有する。つまり、円筒状の通路管体21の内側にそ
の長手方向に90度右回転する螺旋状の羽根体22が配設さ
れている。これらの通路管体21及び羽根体22は、アルミ
ニウム、ステンレス鋼、普通鋼、ニッケル、銅、チタン
等の金属材料、セラミック又はプラスチックで作ること
ができ、両者を一体的に製造しても良いし、また別体で
製造した後溶液又はろう付けで製造することもできる。
しかしながら、通路管体21と羽根体22とを一体的に製造
する方が、製造が容易になると共に、溶接盛り上がり部
等がないので流体の異常滞留が回避されるという利点が
ある。なお、羽根体の端縁は丸みをもたせて形成するの
が好ましい。これにより、流体の通過抵抗を小さくする
ことができる。また、羽根体と、通路管体との境界も丸
みをもたせて形成することにより、その境界での流体の
異常滞留を防止することができる。通路管体の長手方向
の両端縁には、夫々エレメントを連結するための内側環
状突起23及び外側環状突起（図示せず）が形成されてお
り、内側環状突起を外側環状突起に嵌合することによ
り、複数個のエレメントが連結される。

通路管体21の内周面には、補助体としての所定の厚さ
のメッシュ状体24がその内周面に沿うように配設されて
いる。このメッシュ状体24は、第５図（ａ）に示すよう
に、通路管体21の内周面に接着固定しても良いし、また
通路管体21の長手方向の両端にてリング状の固定具によ
りメッシュ状体24を通路管体21の内周面との間で挟持し
て固定しても良い。更に、この補助体は、第５図（ａ）
に示すように、通路管体21の内周面に沿わせて配設する
場合に限らず、羽根体の表面に沿わせて配設しても良
い。

このメッシュ状体24は、繊維状のプラスチック、金
属、セラミック、ガラス若しくはカーボン又はこれらの
複合材料を２次元又は３次元構造に編み込んだものを使
用することができる。特に、金属繊維の場合には、この
編み込んだものを焼結することが好ましい。このメッシ
ュ状体24は通路管体21を通流する排ガスとの接触面積が
極めて大きい。

補助体としては、第５図（ａ）に示すメッシュ状体24
に限らず、種々のものを使用することができる。例え
ば、第５図（ｂ）に示す多孔質体25及び第５図（ｃ）に
示す凹凸状体26等を使用しても良い。これらの多孔質体
及び凹凸状体も、プラスチック、金属、セラミック、ガ
ラス又はカーボン等の材料を使用して、焼結、成形又は
圧縮成形等の方法により製造することができる。特に、
多孔質体としては、多数の微細な貫通孔を有する方が気
体との接触面積を増大させるために好ましい。また、金
属又はプラスチックで多孔質体を構成する場合には、発
泡金属又は発泡プラスチックを使用することも可能であ
る。また、凹凸状体26の突起部は、矩形、三角形又は円
形等種々のものにすることができる。これらの多孔質体
及び凹凸状体も、メッシュ状体と同様に、その表面積が
大きく、通路管内周面の位置における気体との接触面積
を拡大することができる。

更に、補助体としては、第５図（ｄ）に示すように、
微細な孔を有する微細多孔質体28を通路管体21の内周面
に固定し、更に、この微細多孔質体28の内側に粗大な孔
を有する粗大多孔質体27を固定し、微細多孔質体28及び
粗大多孔質体27の積層構造とすることもできる。これに
より、目が粗い多孔質体27で気体中の粗大粒子が補足さ
れ、次いで、目が細かい多孔質体28で気体中の微細粒子
が捕捉される。従って、極めて高効率で種々の大きさの
微細粒子を除去することができる。また、第５図（ｅ）
に示すように、メッシュ状体24を通路管体21との間に空
隙29をもたせて配設しても良い。このような空隙29を有
するエレメントは、配ガス中に油又は水等のミストがあ
る場合に、これを除去するのに好適である。更に、第５
図（ｆ）に示すように、通路管体21の内周面に添って凹
凸状体26を固定し、この凹凸状体26の凹凸面にメッシュ
状体24を配設しても良い。これにより、気体との接触面
積が大きくなり、集塵効率が上昇する。

エレメント20は、第２図及び第４図に示すように、方
回転型であるが、この羽根体22を左回転型に形成するこ
とも可能である。そして、除去装置１は、第３図に示す
ように、この右回転型エレメント20と左回転型エレメン
ト30とを交互に配設し、環状突起23等を介してこれらの
エレメントを連結すると共に、複数個のエレメントをパ
イプ31の中に挿入して構成される。この場合に、エレメ
ント20及び30は、その連結位置において、その羽根体の
端縁どおしが直交するように配設する。

このように構成された除去装置１及び７を適用した集
塵装置においては、SiO₂微細粒子並びに塩素（Cl₂）及
び塩酸（HCl）のミストを含有する排ガスが除去装置１
の頭部から除去装置１内に供給される。また、ポンプ３
によりタンク４から汲み上げられた水溶液が除去装置１
の頭部に配設されたスプレイノズル２を介して除去装置
１内に噴射される。この排ガス及び水溶液は、除去装置
１の第１段のエレメント20を通流する間に、螺旋状に90
度右回転する。そして、エレメント20と第２段エレメン
ト30との分岐点において、配ガス及び水溶液は分割さ
れ、夫々他方の流体通路を通流してきて分割された排ガ
ス及び水溶液と合流する。次いで、この分割合流した排
ガス及び水溶液はエレメント30を通流する間に、螺旋状
に90度左回転する。このようにして、排ガス及び水溶液
は、除去装置１を通流する間に、分割合流及び相異なる
方向への螺旋状回転（反転）を繰り返し、気体と液体と
が混合され接触する。またエレメント20,30の内周面に
配設されたメッシュ状体24のメッシュ表面に水溶液が付
着し、この付着水水溶液と排ガス中の微細粒子とが接触
する。これにより、排ガス中の微細粒子が水溶液に捕捉
されて、水溶液と共に下方に配設されたタンク４内に集
められる。また、排ガス中の粒径が10μｍ以下の超微細
粒子SiO₂はこの除去装置１を通流する間に粒子成長して
粗大化し、水溶液に容易に捕捉されるようになる。更
に、排ガス中の塩素及び塩酸ミストは水溶液中に溶解す
る。このようにして、微細粒子及びミストを含有する水
溶液の液滴はタンク４内に落下し、集められて貯留され
る。なお、除去装置１の頭部に加えてその中央にスプレ
イノズル２を配設しても良い。これにより、気液混合効
率が上昇する。

排ガスは気液分離装置５に送給され、ガス気流中に存
在する小径の飛沫は気液分離装置５によりガスと液体と
に分離され、液体がタンク４内に返戻される。なお、こ
の気流分離装置５の頭部又は下部にスプレイノズルを配
設して、このノズルを介して水溶液を気液分離装置５内
に噴射することにより、微細粒子及びミストの捕集効率
が一層高くなる。

タンク４内の水溶液はポンプ３により循環使用され
る。タンク４内の水溶液が塩酸ミスト等を含有してその
濃度が高くなると、バルブ６を開にすることにより、タ
ンク４内の水溶液は適宜中和処理工程に排出される。ま
た、タンク４内には、適宜新液が補給される。

排ガスは、次いで、２次処理工程の除去装置７に供給
される。この除去装置７においては、ノズル８からNaOH
等のアルカリ水溶液がエレメント20,30内に噴射され
る。これにより、排ガスとアルカリ水溶液とが接触混合
され、排ガス中に残存するSiO₂粒子は、アルカリ水溶液
と接触して捕集され、溶解されて水溶液中に回収され
る。また、塩素及び塩酸ミストはアルカリ水溶液と化学
反応して捕集される。このアルカリ水溶液はタンク10内
に集められ、ポンプ９により循環使用される。タンク10
を出た排ガスは、気液分離装置11により排ガス中の液体
成分が分離除去され、この液体成分はタンク10に戻され
る。微細粒子及びミストが除去された清浄の排ガスは排
風機13により外界に放出される。

このように構成された装置によれば、排ガス中の微細
粒子が高効率で除去される。特に、この除去装置1,7に
おいては、従来の除塵装置では除去することができない
粒径が１μｍ以下の超微細粒子の捕集効率が高い。ま
た、除去装置としては、複数個のエレメントを連結した
ものであるので、構造が簡素であり小形化が可能である
と共に、メインメンテナンスが容易である。また、メッ
シュ状体は通路管の内周面に沿うように配設されるの
で、エレメントを通流する排ガスの圧力損失が少ない。
従って、排風機13の容量は小さくて足りる。

なお、各エレメントの配置は、上記実施例のように右
回転型と左回転型とを交互に配設し、各羽根体の端縁を
直交させるものに限らないことは勿論である。例えば、
右回転型の１対のエレメントどおしをその端縁を平行に
して連結し、左回転型の１対のエレメントどおしをその
端縁を平行にして連結し、更にこれらの右回転型エレメ
ント及び左回転型エレメントを相互にその羽根体の端縁
を直交させて連結することにより、排ガスは180度螺旋
状に進行した後、反転して逆方向に180度螺旋状に進行
する。また、右回転型、右回転型、左回転型、左回転型
というように、各エレメントをその羽根体の端縁が直交
するように配設することも可能である。更に、羽根体が
180度螺旋状に回転するエレメントを使用することもで
きる。

更にまた、羽根体を直列に連結して溶接固定し、この
連結体を長尺パイプ状の通路管内に挿入することにより
エレメントを製造しても良い。

次に、この発明の第２の実施例について、第６図を参
照して説明する。この実施例はこの発明を脱臭装置に適
用した場合のものである。ガス中に存在する悪臭成分と
しては、アンモニアガス、トリメチルアミン、メチルメ
ルカプタン、及び硫化水素等があり、ゴム臭、ホリマリ
ン臭等の悪臭もある。

第６図に示すように、このような悪臭成分を含有する
ガスがこの発明の実施例に係る除去装置40にその上部か
ら供給される。この除去装置40は第１の実施例の除去装
置1,7と同様の構造を有する。つまり、第１図に示すよ
うに、そのエレメントが、通路管体とその内側に配設さ
れた螺旋状の羽根体とを有し、更に、メッシュ状体等の
補助体が通路管体の内周面に配設されている。このよう
な複数個のエレメントを直列に連結した除去装置40は直
立し、その頭部から消臭又は脱臭作用を有する物質を含
有した洗浄液が供給されて通路管40内を流れる。この洗
浄液は、除去装置40内でガスと混合接触し、ガス中の悪
臭成分を吸収して除去する。このガスは、気液分離装置
41によりガス中の水分が除去された後、排風機42に吸引
されて大気に排出される。

この実施例においても、ガス中の異種物質である悪臭
成分は有効に除去される。つまり、補助体により接触面
積が拡大したエレメント内をガスと洗浄液とが通流する
間に、ガスと洗浄液とが混合されて両者が接触すると共
に、補助体によりガスと洗浄液との接触効率が向上し、
ガス中の悪臭成分が有効に除去される。

なお、これらの第１及び第２の実施例において、ガス
と液体とが通路管体を通流する方向は同一（並流）であ
るが、このガスの通流方向と液体の通流方向とを違え、
その流れが相互に向かい合う向流方向にガスと液体とを
流しても良い。

［発明の効果］この発明によれば、螺旋状の羽根体により仕切られた
通路管体内を気体と液体とが通流する間に、気体と液体
とが高効率で混合されて接触し、更に、羽根体表面又は
通路管内周面に配設されたメッシュ状又は多孔質状等の
補助体により気液接触面積が拡大する。従って、気体と
液体との接触効率が一層上昇し、気体中の異種物質（粉
塵等の微細粒子又はミスト等）が高効率で除去される。
特に、従来の周塵装置で除去し得なかった粒径が１μｍ
以下の超微細粒子も、この発明によれば、極めて有効に
除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例にかかる除去装置を適用した
装置を示すブロック図、第２図はこの発明の実施例に係
る除去装置のエレメントを示す斜視図、第３図はその除
去装置を示す断面図、第４図はエレメントの通路管体及
び羽根体を示す斜視図、第５図はその除去装置の補助体
を示す斜視図、第６図はこの発明の実施例に係る除去装
置を適用した他の装置を示すブロック図である。 1,7,40;除去装置、4,10;タンク、5,11;気液分離装置、2
0,30;エレメント、21;通路管体、22;羽根体、24;メッシ
ュ状体、25,27,28;多孔質体、26;凹凸状体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】その内側を気体が通流する通路管体と、こ
の通路管体の内側を仕切って複数個の気体通路を形成す
る螺旋状の羽根体と、通路管体の内周面及び羽根体の表
面の少なくとも一部の面上に配設されその面の気体接触
面積を拡大する補助体と、前記通路管体内に液体を噴出
するノズルとを有することを特徴とする気体中の異種物
質の除去装置。
【請求項２】前記補助体は、多孔質体であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】前記補助体は、メッシュ状体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項４】前記補助体は、凹凸状の表面を有する凹凸
状体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の装置。
【請求項５】前記補助体は、通路管体の内周面及び羽根
体の表面の少なくとも一部の面に接着されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項６】前記補助体は、通路管体の内周面及び羽根
体の表面の少なくとも一部の面に固定具により固定され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
装置。