JP2710624B2 - 回転粒子分離機 - Google Patents

回転粒子分離機

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JP2710624B2
JP2710624B2 JP63073038A JP7303888A JP2710624B2 JP 2710624 B2 JP2710624 B2 JP 2710624B2 JP 63073038 A JP63073038 A JP 63073038A JP 7303888 A JP7303888 A JP 7303888A JP 2710624 B2 JP2710624 B2 JP 2710624B2
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centrifugal separation
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ヨゼフ・ヨハネス・フベルタス・ブラウワーズ
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ベベ・ロミコ・ベスロテン・ベンノツトシヤツプ
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、流動するガスから約５〜0.1μｍの断面
寸法を有する小さな固体または粒子を分離する回転粒子
分離機に関する。
（従来技術） 遠心分離機の分離チャンネルを流通する時、回転させ
られる流動ガス中に分配された粒状物質は遠心分離力の
作用に基づき回転軸から離間して半径方向境界分に向か
って運動する。この半径方向境界部は当該遠心分離機の
回転軸と平行に延びるとともにその分離チャンネルの半
径方向外側に形成されたものである。この分離チャンネ
ルの外側の境界部はそこに到達しかつ沈降し得るととも
に次いで該収集境界部に沿って平行に流れるガスから分
離し得る粒子群を収集する手段として機能する。
各粒子が半径方向に運動する合成速度は、それら粒子
とガス間の相対運動の結果、各粒子に作用する遠心力と
当該ガスによって各粒子に作用する抗力との平衡から算
定することができる。各粒子が収集境界部に到達し得る
程度は各粒子が滞留時間と関連して収集境界部に到達す
る時間およびガスが分離チャンネルを流通する時間から
算定することができる。
地球上の重力加速度の千倍オーダーの遠心分離加速度
を用いれば、空気中に分配された粒径約５μｍを有しか
つ密度約2000kg/m3を有する粒子は約1m/秒オーダーの速
度をもって半径方向に運動する。キャリヤーガスの軸方
向速度を5m/秒と推定すれば、そのような全ての粒子は
当該分離チャンネルの軸方向長さがその分離チャンネル
の半径方向幅の５倍のオーダーであるときに外側の境界
部に到達させることができる。これは米国特許第423177
1号におけるように一般に提案される遠心分離機の分離
チャンネルの寸法に対応するものである。
一方、粒径が１ミクロン〜サブミクロンオーダーの粒
子を分離するには、いくつかの必要要件を満足するよう
にする必要がある。これらの要件は従来形式の遠心分離
機によっては満足されない。これを明らかにするには、
遠心分離力によって誘導された半径方向における速度は
粒径に応じて可成り低減することに注目しなければなら
ない。粒径がそれぞれ１および0.5μｍの粒子に対し、
その他の条件を前記の条件と等しくすれば、遠心分離力
に誘導された半径方向における移行速度はそれぞれ0.05
および0.0005m/秒程度の小さなものと算定される。キャ
リヤーガスの軸方向速度を5m/秒に維持すれば、そのよ
うな各粒子は分離チャンネルの軸方向の大きさがそれぞ
れ該チャンネルの半径方向幅の百倍および千倍程度の大
きさであるとき外境界部に到達することができる。
ミクロンサイズおよびミクロン以下のサイズの粒子を
収集するのに必要な半径方向幅に対する軸方向長さの比
率は遠心分離加速度を大きくするとともにキャリヤガス
流速度を低くすることにより小さくすることができる一
方、これらパラメーターを変化できる範囲は当該分離機
における圧力損失の増大および単位面積当たりの処理量
の低下のために制限される。ガスから１ミクロン又はそ
れ以下のサイズの粒子を安価に分離するようにした遠心
分離機は、軸方向処理速度より可成り低い半径方向移行
速度を必要とするとともに分離チャンネルが軸方向に半
径方向幅よりも可成り長く延びていることを必要とす
る。
ミクロンサイズおよびサブミクロンサイズの粒子が遠
心分離される半径方向速度は非常に小さく、キャリヤー
ガスの流れにおける乱れ又は摂動はそのような粒子を外
境界部に向けて移動させる作用を混乱させるとともに該
外境界部での粒子の沈降を妨げる。ミクロンサイズおよ
びサブミクロンサイズの粒子を分離するには、分離チャ
ンネルを流通するキャリヤガス流は層流とする必要があ
る。そのような層流は、一般に、分離チャンネルを流通
する流体のレイノルズ数が2400、好ましくは、2300より
小さいときに得られる。このレイノルズ数は、 Re＝W0・dH/v と表される。ここでW0は分離チャンネルを流通するキャ
リアガス流の軸方向平均速度、ｖはキャリヤーガスの動
粘性率、dHは分離チャンネルの直径である。この液圧チ
ャンネル直径は、下記の式 dH＝4 A/S で表わされる。ここで、Ａはガスが流通する断面積、Ｓ
は該断面を包囲する曲線の長さである。円形パイプにお
いて、dHは直径に相当するものである。狭間隔をもって
離間された複数の環状プレートから形成されたチャンネ
ルにおいて、dHはプレート間距離の２倍の大きさに相当
するものである。
代表的なガスの動粘性率は、概略、空気の粘性率1.8
×10-5m2／秒に等しい。軸方向における平均速度が5m/
秒であると仮定したとき、直径8mm以下の分離チャンネ
ルを用いることにより、キャリヤガスの層流状態が得ら
れる。分離チャンネルを円形パイプを用いて形成すると
きは、該円形パイプの直径を8mm以下とすることが必要
である。複数の環状体を同心状に配置して複数の分離チ
ャンネルを形成するときは、上述した条件を満足するよ
うにするには、隣接する２つの環状体間の間隔は4mm以
下とする必要がある。
一般に、レイノルズ数が2400より大きい場合、流体は
乱流のために最早安定状態とならない。実験によれば、
半径方向における流れ速度に長手軸方向における流れ速
度の1/10程度が含まれた速度を有するとともに１ミクロ
ンサイズ〜サブミクロンサイズの粒子の移動および沈降
操作に有害である、二次流の生成が確認された。ミクロ
ンサイズおよびサブミクロンサイズの粒子を収集するよ
うにした遠心分離機では、分離チャンネルの半径方向幅
を小さなものとしてそれを流通するガス流が層流となる
ようにする必要がある。
分離作用に影響を及ぼす二次流を生じさせるもう１つ
の要因は、ガスの渦度が分離チャンネルの周囲の境界層
における渦度と相違することである。この渦度の差は、
それぞれの断面が単一閉曲線によって仕切られる、複数
の分離チャンネルを使用することにより低減することが
できる。このように単一閉曲線によって仕切られた分離
チャンネルには、複数の環状シリンダを同心状に配置
し、これら環状シリンダの隣接する環状シリンダ間の各
環状空間部に長手軸方向に延びる、少なくとも１つの方
位（アジマス）隔壁を設けて形成したものが含まれる。
このようにして各分離チャンネルにおける流体流中に、
各環状シリンダの対称軸の回りに完全な渦の形成を防止
することができる。半径方向の幅が小さく、それぞれ単
連結断面を有する、層流の形成に適した分離チャンネル
では、各分離チャンネルの入口部におけるガス流の渦度
の差は僅かなものとされ、各分離チャンネルの入口部か
ら遠ざかるにつれて渦度の差がほとんどなくなり、これ
ら分離チャンネル内のガス流における小さな粒子の移動
および沈降に影響を及ぼすこともない。
上述したように、層流を生成するような分離チャンネ
ルの断面は小さいから、そのような分離チャンネルにお
いて各粒子から剥離し得るガス量は制限される。回転装
置に多数のチャンネルを組み込むことにより、清浄化し
ようとするガスを多量に処理する手段とすることができ
る。小さな粒子の分離を十分に行うには、各チャンネル
の寸法は上述した条件を満足するように定めることによ
り実現できる。また、軸方向に延びる多数の分離チャン
ネルを設けることにより処理量を多くすることができ
る。更に、本発明によれば、分離機全体を小型かつ簡単
な構造のものとすることができる。
この発明においては、遠心分離法を用いて流動ガスか
ら断面寸法５〜0.1μｍを有する小さな固体もしくは粒
子を分離するのに必要な上述した状態を得ることができ
るという利点がある。本発明の回転粒子分離機は、 ガス流入口、ガス流出口および分離された粒状物質の
取り出し口を有するハウジング、 上記ハウジングの内部に回転可能に装着され、回転軸
に沿って平行に延びる分離チャンネルを形成した、遠心
分離筒体、 上記遠心分離筒体を上記回転軸の回りに回転させる、
駆動手段手段、及び、 上記ハウジングのガス流入口から上記遠心分離筒体の
分離チャンネルを流通して上記ハウジングのガス流出口
から流出するように、分離処理しようとする粒状物質を
含んだ混合ガスを供給する、ガス送給手段を備え、 上記遠心分離筒体を回転させるとともに該遠心分離筒
体の分離チャンネルに上記混合ガスを流通させながら該
混合ガス流から粒状物質を遠心分離するようにした、回
転粒子分離機において、 上記遠心分離筒体の分離チャンネルを形成する空間部
を長手軸に沿って上記回転軸と平行に延びる隔壁部材を
介して区分することにより、それらを流通する混合ガス
が層流を成すようにした、複数の分離チャンネルを形成
し、 上記ガス送給手段から上記遠心分離筒体の複数の分離
チャンネルに、上記混合ガス中の粒径が約0.1〜５μｍ
を有する粒状物質に対してレイノルズ数が2400以下とな
るような平均流速をもって該混合ガスを送給し、上記複
数の分離チャンネルにおける混合ガスが渦なし流となる
ようにして上記混合ガス中の粒状物質を遠心分離するよ
うに構成したものである。
上記ガス送給手段から上記遠心分離筒体の各分離チャ
ンネルに送給する、上記混合ガス中の粒径が約0.1〜５
μｍを有する粒状物質に対しレイノルズ数が、好ましく
は、2300以下とされる。
本発明の第１変形例において、分離チャンネルが長手
軸方向に延びかつ回転軸に平行に配置される、少なくと
も100本、好ましくは、1000本またはそれ以上の円形ま
たは非円形断面のパイプまたはチャンネルを用いて構成
される。
本発明の分離機の第２変形例において、遠心分離機構
部が中実シリンダに長手軸方向に延びる、少なくとも10
0、好ましくは1000またはそれ以上の貫通孔を設けて形
成した分離チャンネルを用いて構成される。
本発明の分離機の第３変形例において、遠心分離機構
部が狭間隔をもって同心状に配置された少なくとも10
本、好ましくは30本またはそれ以上の中空シリンダ又は
円筒体から構成され、隣接する２つの中空シリンダ間の
環状空間部に長手軸方向に延びる少なくとも１つの方位
隔壁によって区分される。
分離チャンネルの外収集境界部で沈降する固体粒子は
ガスによって惹起される剪断力を受ける。この剪断力は
ガスが流通するチャンネル幅を小さくすることにより増
大させることができる。一方、遠心分離力を連続的に印
加することにより各粒子はガス摩擦力より大きい壁摩擦
力を受け、このようにしてガス流における粒子の再エン
トレイメント（再飛散現象）を防止することができる。
分離された粒子はこれらのチャンネルの回転を停止して
これらの粒子垂直方向に変位させるとともに重力作用ま
たは洗浄作用を適用することにより除去できる。壁部に
凝結した場合、該壁部からの粒子の離脱は機械的または
音響振動によって促進することができる。
分離しようとする粒子が流体粒子または液滴である
と、各分離チャンネルの収集境界部に液膜が生成され
る。この遠心分離機構部の回転軸が垂直に設置される形
式のものであれば、収集された粒子は重力にしたがって
分離チャンネルの下端部に流下し、当該分離チャンネル
から離脱した際、遠心力により外方に推し出される。こ
のように、分離された流体粒子を連続的に移送する手段
をハウジングに設けることができる。
分離された流体は、いずれかの分離チャンネルから離
脱した際、遠心力により半径方向外方に推進されてより
大きな回転半径を有する分離チャンネル内に入り込むこ
とになる。これは、流動ガスにより粒子に作用する牽引
力の軸方向成分に基づいて行なわれ、収集された粒子が
分離チャンネルを離間するにつれて該分離チャンネルの
同一端部にガスが入り込むものと推測される。このよう
な再エントレインメントを阻止するには、ある分離チャ
ンネルにおける流体出口およびガス入口がより大きな回
転半径を有する分離チャンネルの流体出口およびガス入
口端部を越えて長手軸方向に延びるようにする。
回転軸と不平行に配置された収集壁部を適用すると、
遠心分離力を収集境界部と平行に作用させ、該壁部に沿
って収集された粒子を連続的に移動させかつそれを強化
する手段として作用させることができる。本発明におい
ては、そのような傾斜壁部の使用は二次流を生じさせる
ので制限される。特に、層流状態下においては、そのよ
うな二次流はコリオリ力に起因するものであり、ミクロ
ンサイズおよびサブミクロンサイズの粒子の半径方向へ
の移動および沈降作用を妨害する。上記傾斜角度は、ラ
ジアンで表した場合、分離チャンネルの半径方向幅とそ
の軸方向長さの比率と同程度の大きさに制限される。
固体粒子の収集および輸送は分離チャンネルの上流部
で流動体またはミストをスプレーすることにより促進す
ることができる。次いで、粒子は収集境界部に生成した
液膜を介して輸送される。
ガスを回転させかつ遠心分離機構部全体の圧力損失を
最小とするために、分離チャンネルの上流部および下流
部に回転手段を設けるようにしてもよい。この回転手段
は、渦形室、固定羽根、羽根車および／または駆動機構
を用いて構成することができる。
分離チャンネルの上流部および下流部に設置される固
定羽根および回転羽根は全分離チャンネルにおける処理
量を割り当て制御するとともに分離チャンネルに向流を
生起させて当該機構部の内部循環を防止する手段として
機能することができる。分離チャンネルの断面を縮小す
る、好ましくは、分離チャンネルの下流端部の断面を縮
小して、該分離チャンネル部分における流動抵抗を大き
くすることにより該分離チャンネルにおける処理量を制
御することができる。
分離チャンネルの上流部において該分離チャンネルに
入る前にキャリアガスを回転させて、より大きな粒子の
分離に用いることができる。このようにして、分離チャ
ンネルにおける単位時間当たりの負荷量を限定すること
により、当該分離チャンネルの設計対象とされる粒子を
限定することができる。回分式操作の場合、これは操作
時間を収集される粒子を除去するまで増大させることが
できる。
本発明、その他の目的、特徴および利点をこれに限定
されることなく例示する好ましい実施例を示す添付図面
とともに説明する。
（実施例） 第１図は本発明の回転粒子分離機（3000回転／分）の
簡略化した斜視図である。この分離機は筒状ハウジング
１から成り、該ハウジング１内に軸受４および５で支持
されたシャフト３に遠心分離機構部２が設けられてい
る。この遠心分離機構部２は、回転軸と平行に配置され
るとともに長手軸方向に延びる多数の分離チャンネルか
ら構成される。これら分離チャンネルは層流が存在する
ような大きさの単連結断面を有する。第２図〜第５図
に、上記分離チャンネルの４種類の形態の実施例の部分
拡大図を示す。
第２図に示す形態の分離チャンネルは複数（2000本）
の円形パイプ６（長さ0.5〜2m、直径１〜5mm）を用いて
形成され、これら筒状パイプ６は同時回転するように筒
状ダクト７に一体的に収容される。
第３図に示す形態の分離チャンネルは、断面形状が矩
形状のチャンネル構造８とされる。この分離チャンネル
はシャフトの回りに矩形パイプ型材を巻き付けて形成さ
れる。
第４図に示す形態の分離チャンネルは中実シリンダに
長手軸方向に延びる複数の貫通孔９を形成したものであ
る。この分離チャンネル構造体は、押圧成形、鋳造、射
出成形または溶着法等により製造できる。
第５図に示す形態の分離チャンネルは、互いに狭間隔
をあけて配置された複数の環状プレート又は中空シリン
ダ10から構成され、隣接する２つの環状プレート間の環
状空間部は長手軸方向に延びる少なくとも１つの方位
（アジマス）隔壁11により区分される。
粒子が混入されたキャリアガスが分離チャンネル６、
８、９または10に導入された際に回転させられ、回転軸
の回りに対称的に一体的に結合された剛性体12として回
転する。上記ガスに混入された粒子は、遠心力により半
径方向に回転軸から遠ざかるようにかつ分離チャンネル
の半径方向外側の境界壁面に向かって移動し、これら粒
子は該壁面部に沈着する一方、これら粒子から剥離され
たキャリアガスが当該分離チャンネルから放出される。
分離チャンネルの外側の収集境界壁面部に沈着した固
体粒子はキャリヤガスにより生じた剪断力を受ける。こ
のような剪断力はガスが流動するチャンネル幅が小さく
なるにしたがって増大する。しかしながら、遠心力を連
続して与えることにより、粒子はガス摩擦力よりも大き
い壁摩擦力を受け、キャリアガス流への粒子の再エント
レイメント（再飛散現象）を防止する。分離チャンネル
の回転を停止させ、これら分離チャンネルを垂直状にし
て重量作用又は洗浄により、分離された粒子を取り出す
ことができる。ガスから分離された粒子が分離チャンネ
ルの壁面部に凝析したときは、機械的もしくは音響的振
動または他の機械的力を利用して上記壁面部からの粒子
の除去を強化することができる。
分離しようとする粒子が流体粒子または液滴である
と、分離チャンネルの収集境界壁面部に流動体フィルム
が生成される。この場合、遠心分離機構部の回転軸を垂
直に設置するようにすると、収集された流動体が重力に
より下方に流動し、分離チャンネルから離脱したとき、
遠心力により外方に推し出される。このように、分離さ
れた流動体を連続移送する手段をハウジングに設けるよ
うにしてもよい。
第６図および第７図は、第１図〜第５図に示すものの
変形例の断面図である。分離チャンネルから離脱する
際、外方に推進される流動体13はより大きい回転半径を
有する分離チャンネル内に入り込もうとするが、これ
は、ガスにより流動体に作用される牽引力の長手軸方向
成分に依拠するものであり、収集された流動体が分離チ
ャンネルから離脱する際、該分離チャンネル端部にガス
が入り込もうとするものと推測される。そのような再エ
ントレイメントを防止するには、第７図に示すように、
ある分離チャンネルの流動体出口及びガス流入口端部が
該分離チャンネルよりもより大きな回転軸半径を有する
分離チャンネルの端部を越えて長手軸方向に延びるよう
にすればよい。
固体粒子の収集および移送は分離チャンネルの上流で
流動体またはミストをスプレイすることにより増強する
ことができる。粒子は収集境界壁に展開する流動体フィ
ルムを介して移送できる。
第８図は入口部および出口部を拡張した本発明の回転
粒子分離機の断面図である。この回転粒子分離機は遠心
分離機構部14により構成され、該遠心分離機構部14は、
回転軸17と平行に配置された長手軸方向に延びる、それ
ぞれ単連結断面を有する複数の分離チャンネル15により
形成される。このような形態の分離チャンネルの具体例
は、前述したように、第２図〜第５図および第７図に示
される。
遠心分離機構部14がシャフト17に固定され、該シャフ
ト17は２つの軸受18および19を介して回転可能に装着さ
れ、部分20において外部駆動される。シール部21は遠心
分離機構部14およびハウジンク22間を封止して漏洩を防
止する。
第９図および第10図の断面図は、第８図に示す回転粒
子分離機の入口部および出口部を示す。入口機構部は、
接線方向渦巻き部23、シャフト17に固定された羽根25に
より形成された羽根車24および分離された粒子の取り出
し口部26により構成される。第10図に示す、回転粒子分
離機の出口機構部は、接線渦巻き部27およびシャフト17
に固定された羽根29により形成された羽根車28から構成
される。
入口及び出口機構部における羽根車24、29は、上記遠
心分離機構部14と一体となって回転する。入口側の羽根
車24は遠心分離機構部14の回転部にガスを導入する手段
として作用し、上記ガスを軸方向に流動するガス流に変
換し、遠心分離機構部14における各分離チャンネルに処
理材料を分配する手段として作用する。出口側の羽根車
29はエネルギー再生装置の一部を形成し、該エネルギー
再生装置において回転運動が接線渦巻き部27を介して並
進運動に変換され、該並進運動が分配部30を介して圧力
に転換される。
また、渦巻き部23は遠心分離機構部14の各分離チャン
ネルに収集された粒子を移送する手段として作用する。
これら分離収集された粒子は前述の方法に従って、例え
ば、固体粒子の場合、遠心分離機構部14の回転を定期的
に停止するとともに該遠心分離機構部を垂直状に保持す
ることにより取り出すことができる。各分離チャンネル
の境界壁面部に凝析した粒子を除去するには、振動子31
を適用し、次いでバルブ27を取り付けた出口部26を介し
て離脱した粒子を吸い込むようにすれば、該分離された
粒子の除去作業が促進される。
第８図〜第10図に示す遠心分離機を用いて、ガスの乾
燥またはミスト除去を行うことができる。ガスが、第９
図に示す入口部の渦巻き部23および羽根車24を介して導
入されると、該ガスが膨張することにより温度が低下し
て凝縮滴が形成される。これら凝縮滴は、分離チャンネ
ル15を通過する時、遠心分離されてガスから剥離され
る。
第11図は第８図に示す分離機の変形例の断面図であ
る。本発明の回転粒子分離機の上流部にサイクロンが設
けられる。サイクロンにおける渦巻きガスは、出口部33
を介して除去される大きい粒子を壁32に対して遠心分離
するとともに本発明の回転粒子分離機における遠心分離
機構部34を回転駆動する手段として作用する。遠心分離
機構部34は軸受36および37を介してシャフト35に回転可
能に装着される。遠心分離機構部34の分離チャンネル38
内に収集された粒子は前述の方法を適用することにより
除去することができ、出口部33を介して移送できる。回
転粒子分離機から離れるガスの接線方向の運動量が固定
羽根39を用いて圧力に変換される。
第８図〜第11図に示す回転粒子分離機は石炭の燃焼に
おいて生成される燃焼ガスから種々の微粒物質を除去す
るのに適用できる。出力100メガワットの石炭燃料火力
発電装置では、燃焼ガス約30m3／秒からフライアッシュ
約1000kg/時間を収集する必要がある。フライアッシュ
の約10％は10ミクロン以下の断面寸法を有する粒子を含
む。第８図〜第10図に示す、２機の分離機を使用し、各
分離機に生成された燃焼ガス量を半分づつ処理させた。
両分離機は50ラジアン／秒の角速度で回転し、周辺半径
1mとしたとき、軸方向における長さ約1.5mを有する入口
部において約10μｍ及びそれ以上の断面粒径を有する粒
子が剥離された。長さ2m、内径または幅3mmの複数の円
形又は矩形パイプにより形成された分離チャンネル15を
使用した場合、１μｍ以上の直径を有する粒子の殆ど全
てを、および、１〜0.5μｍの直径を有する全粒子のほ
ぼ半分を、上記分離チャンネル内に収集された。各回転
粒子分離機は約200,000個の分離チャンネルを用いて形
成された。各分離チャンネルは、例えば、シャフトのま
わりに板状型材を巻きつけることにより製造することが
できる。収集した粒子を取り除くために、各分離機の回
転を約６時間毎に停止しなければならない。この停止
時、第３の予備回転分離機を用いるようにしてもよい。
３つの分離機により必要とされる容量は静電気沈殿器ま
たはサイクロンと一体化したバッグハウス・フィルター
のような従来適用されたフライアッシュ収集装置の容量
の３％以下である。回転分離機による出力消費量は約30
キロワットであり、これは実験された発電装置の火力の
0.03％に過ぎなかった。
回転粒子分離機の大きさはガス処理量と関係するが、
従来の粒子収集装置と比べて小型である。１メガワット
の火力の石炭燃料燃焼装置に対し、２基の粒子分離機が
用いられた。これら２基の粒子分離機において、１つは
回転し、１つは予備であり、各分離機は周辺半径約0.15
mおよび軸方向長さ約0.5mとされた。周辺速度は50m/秒
であり、この場合、100メガワットの装置から見積られ
た粒子の収集効率と同程度の粒子収集効率を達成でき
た。これら分離機による出力消費量は、上述した場合と
同様、発生火力の約0.03％と低いものであった。
上記回転粒子分離機による小さな粒子の収集率は、角
速度を増大し、分離チャンネルの半径方向幅を小さく
し、分離チャンネル長を大きくし、１分離チャンネル当
たりの処理量を低減することにより改善できる。例え
ば、前記回転粒子分離機の角速度および長さを２倍と
し、分離チャンネルの半径方向幅および単位面積当たり
の処理量を半減させた場合、0.2μｍ以上の直径を有す
る粒子の殆ど全ておよび0.2〜0.1μｍの直径を有する全
粒子の約50％を分離できた。
本発明の回転粒子分離機はガスから0.1〜５μｍの範
囲の直径を有する粒状物を分離するための魅力ある手段
を提供するものであり、装置全体が小型であり、エネル
ギー消費量が低くて高処理性能のものである。本発明の
回転粒子分離機は、従来形式のものでは適用できなかっ
た、たとえば、高温ガスまたは侵食性ガスからの粒状物
質の除去とか、静電気をかけることができない粒状物質
の除去に適用することができる、非常に魅力的なもので
ある。
本発明の回転粒子分離機は、また、次のような操作に
適用することができる：石炭燃料出力装置の燃焼ガスに
含まれる粒状物質の除去；石炭−気化装置および高圧流
動床燃焼室からの高温ガスの清浄化；タービン、コンプ
レッサまたはエンジンの吸入空気に含まれる粉塵粒子の
分離；病院、研究所、呼吸器疾患者の収容所用のクリー
ンルーム設備；セメント、アルミニウムおよびアスベス
ト製造のような工場における粉塵除去；化学的および医
薬的工程における微細粒状物の収集；分離された凝縮滴
を含むガスの乾燥；汚染ガスから得られる放射性粒子の
分離；および、ディーゼル燃料エンジンの燃焼ガスから
得られる煤煙および他の粒状物の除去。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の回転粒子分離機の簡略斜視図、 第２図〜第５図はそれぞれ第１図の分離機に適用できる
分離チャンネルの変形例の部分拡大斜視図、 第６図は第１図〜第５図に示される分離チャンネルの変
形例の部分断面図、 第７図は第６図の丸で囲まれた部分Ｅの拡大図、 第８図は本発明の回転粒子分離機における入口部から出
口部に至る部分断面図、 第９図および第10図はそれぞれ第８図の分離機における
入口機構部および出口機構部の断面図、および 第11図は第８図に示す分離機の変形例の断面図である。 １、22……ハウジング、２、14、34……遠心分離機構
部、３、17、35……シャフト、４、５、18、19、36、37
……軸受、６、９、15、38……分離チャンネル、７……
ダクト、８……矩形分離チャンネル、10……環状プレー
ト（中空シリンダ）、11……方位隔壁、12……接続軸、
13……流動体、17……シャフト（回転軸）、21……シー
ル部、23、27……渦形室、24、28……羽根車、25、29、
39……羽根、26、33……出口機構部、30……分配部、31
……振動子、32……壁。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガス流入口、ガス流出口および分離された
    粒状物質の取り出し口を有するハウジング、 上記ハウジングの内部に回転可能に装着され、回転軸に
    沿って平行に延びる分離チャンネルを形成した、遠心分
    離筒体、 上記遠心分離筒体を上記回転軸の回りに回転させる、駆
    動手段手段、及び、 上記ハウジングのガス流入口から上記遠心分離筒体の分
    離チャンネルを流通して上記ハウジングのガス流入口か
    ら流出するように、分離処理しようとする粒状物質を含
    んだ混合ガスを供給する、ガス送給手段を備え、 上記遠心分離筒体を回転させるとともに該遠心分離筒体
    の分離チャンネルに上記混合ガスを流通させながら該混
    合ガス流から粒状物質を遠心分離するようにした、回転
    粒子分離機において、 上記遠心分離筒体の分離チャンネルを形成する空間部を
    長手軸に沿って上記回転軸と平行に延びる隔壁部材を介
    して区分することにより、それらを流通する混合ガスが
    層流を成すようにした、複数の分離チャンネルを形成
    し、 上記ガス送給手段から上記遠心分離筒体の複数の分離チ
    ャンネルに、上記混合ガス中の粒径が約0.1〜５μｍを
    有する粒状物質に対してレイノルズ数が2400以下となる
    ような平均流速をもって該混合ガスを送給し、上記複数
    の分離チャンネルにおける混合ガスが渦なし流となるよ
    うにして上記混合ガス中の粒状物質を遠心分離すること
    を特徴とする、回転粒子分離機。
  2. 【請求項２】ガス送給手段から遠心分離筒体の複数の分
    離チャンネルに、混合ガス中の粒径が約0.1〜５μｍを
    有する粒状物質に対してレイノルズ数が2300以下となる
    ような平均流速をもって上記混合ガスを送給するように
    した、第１項記載の分離機。
  3. 【請求項３】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルが少
    なくとも100本以上の円形もしくは非円形断面形状を有
    するパイプを用いて形成された、第１項または第２項記
    載の分離機。
  4. 【請求項４】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルが長
    手軸に沿って少なくとも100以上の貫通孔を設けた中実
    シリンダを用いて形成された、第１項または第２項記載
    の分離機。
  5. 【請求項５】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルが少
    なくとも10本以上の複数の中空シリンダを同心状に互い
    に狭い間隔をもって配置するとともにこれら中空シリン
    ダの隣接する２つの中空シリンダ間の環状空間部に長手
    軸方向に延びる少なくとも１つの方位隔壁を配置して形
    成された、第１項または第２項記載の分離機。
  6. 【請求項６】遠心分離筒体における１つの分離チャンネ
    ルの下流端部が該分離チャンネルより大きな回転軸半径
    を有する分離チャンネルの下流端部を越えて長手軸方向
    に延びるように形成された、第１項〜第５項のいずれか
    に記載の分離機。
  7. 【請求項７】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルの上
    流部および／または下流部に、渦形室および／または固
    定羽根を設けた、第１項〜第６項のいずれかに記載の分
    離機。
  8. 【請求項８】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルの上
    流部および／または下流部に羽根車を設けた、第１項〜
    第７項のいずれかに記載の分離機。
  9. 【請求項９】遠心分離筒体の複数の分離チャンネルの上
    流部に、予備分離機構部を設けた、第１項〜第８項のい
    ずれかに記載の分離機。
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