JP3429035B2 - 粉体分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルターエレメント
を用いる気体からの粉体分離装置に関し、特に自立性多
孔質材料により形成されるフィルターエレメントを用い
て気体から粉体を分離するにさいして、フィルターエレ
メントの耐久性を増大し、さらには濾過面積当たりの床
面積を減少することができるようにした粉体分離装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、含塵ガス中の粉塵を除去すると
か、或いは粉体製造工程からのガスから粉体を分離する
さいなどにおける粉体の分離装置には、フィルターエレ
メントが多く使用され、そのようなフィルターエレメン
トとして広くバグフィルターが使用されている。そのバ
グフィルターは筒状や偏平箱状のバグを用いており、そ
れらのバグは通常吊り下げる形式で使用されている。例
えば、粉体分離装置の１例である集塵装置においては、
清浄ガス室を形成する上部ケーシングと含塵ガス室を形
成する下部ケーシングとの間に仕切板（「天板」ともい
う）があり、バグフィルターはその上部でこの仕切板に
懸架固定されている。この構造は、バグフィルターが比
較的軟質である布等の材料で作られていたので、この方
が支持が容易であったことと、バグフィルターを定期的
に振動させるか、或いは逆洗用ガスを流して逆洗させて
その表面に付着する粉体を除いてその濾過能力を回復さ
せ、そこから落ちる粉体を下部ケーシングの下方に設け
られたホッパーに貯めるようにすることができるので、
作業上好適であったからであることによるものとみられ
る。

【０００３】最近、このような濾過による粉体の分離に
使用されるフィルターエレメントの材料として、耐熱性
の材料からなるものが開発され、それに伴いそれ自体が
強度を有する物が開発されてきており、他に補強材を使
用しなくとも自立性をもつような強度の大きい多孔質材
料からなるフィルターエレメントを形成することができ
るに至っている。しかし、このようなフィルターエレメ
ントを使用して粉体分離装置を構成するに際しても、従
来から行われているフィルターエレメントを吊り下げる
形式を取っていた。また、このような形式の粉体分離装
置においては、フィルターエレメントの上の粉体の堆積
に伴って濾過能率が低下するので、一定時間毎に清浄ガ
ス室側からガスを逆流させてフィルターエレメント上の
粉体を除き、落下させている。このような操作を行うた
め、従来においては一定時間毎に粉体分離装置での分離
操作を停止しなければならないという問題があった。

【０００４】このような粉体分離操作を中断しなければ
ならない欠点をなくすため、連続的に濾過操作ができる
ような粉体分離装置として、フィルターエレメントをダ
ストルーム内に縦に立てて並列に設置すると共にそれら
のガス出口をそれぞれ側方に設けて、いわゆる横設置型
とし、隔壁を隔ててクリーンガス室を設け、そのクリー
ンガス室側にフィルターエレメントのガス出口に接して
マルチシール・クリーニングと呼ぶ装置を設けて移動さ
せることにより、それに接したいくつかのフィルターエ
レメントにのみに逆洗用のガスを送るようにして、定期
的に逆洗が行われるようにし、全体として連続的に粉体
の分離操作を行えるようにした粉体分離装置（「ダイナ
クロン」と呼ばれている）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来から使用されてい
る織布等からなるフィルターエレメントは、濾過操作の
継続に伴いその内部の目づまりが起こり易く長時間の使
用に適しないが、前記した自立性多孔質樹脂焼結体又は
耐熱性合成樹脂繊維成形体から形成されるフィルターエ
レメントは、その材質がポリオレフィン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等の粉末を焼結したものや、ポリイミド
やポリアミド等の耐熱性の高い合成樹脂などの繊維より
の成形体などから形成され、その多孔性も均一でフィル
ターエレメントとして優れた性質を有している。ところ
で、これらの自立性多孔質樹脂焼結体又は耐熱性合成樹
脂繊維成形体から形成されるフィルターエレメントも、
その使用上に際しては、前記したように、前記した仕切
板から吊り下げて設置されるのが普通である。

【０００６】また、フィルターエレメントを用いる粉体
分離装置においては、その経済性を高める上で、その設
置する床面積当たりの濾過能力を増大させることが要求
されており、そのために床面積当たりの濾過面積を大き
くすることが試みられている。しかして、このようにそ
の設置する床面積当たりの濾過能力を増大させるため
に、床面積当たりの濾過面積を大きくするため、或いは
濾過能力当たりの床面積を減少させようとすると、最も
簡単な手段としては、フィルターエレメントの長さを大
きくすることが考えられるが、従来から使用されている
織布等からなるフィルターエレメントの場合について
は、その材料が柔軟性の大きいものであるため、その下
端において相互に接触する等の問題が考えられる。

【０００７】さらに、前記した自立性多孔質樹脂焼結体
又は耐熱性合成樹脂繊維成形体から形成されるフィルタ
ーエレメントの場合においても、前記したように、仕切
板から吊り下げて設置される場合には、その自重に耐え
るためには、缶体内の懸架構造を強固にする必要があ
り、結果として濾過装置は大規模なものとなってしま
う。このため、フィルターエレメントの長さを大きくす
ることにより、床面積当たりの処理量を増大させるとい
う手段は採用しにくいものである。また、別の手段とし
て、従来の粉体分離装置を上下に多段に積み重ねことが
考えられるが、この装置はケーシングが仕切板により清
浄ガス室と被分離ガス室とに分けられ、かつ下にホッパ
ーが設けられている構造であるために、１つの単位とな
る装置の高さが高いので、ホッパーに相当する部分の高
さを極めて低くする必要があり、そのために粉体を取り
出すための特別の装置を必要とする。かつ、そのような
高価な装置を設置しても、全体の高さがさほど低くなら
ず、床面積当たりの濾過面積もさほど高くならない。

【０００８】さらに、前記したフィルターエレメントを
横に設置して側方から分離ガスを取り出す方式の装置に
おいて、その高さを高くすることも考えられるが、その
フィルターエレメントは横に設置されているために下に
折れ曲がらないように、その内部に強度が十分あるスペ
ーサーマットを設ける必要があり、それによる濾過面積
の減少、或いはフィルターエレメントの取り替えの際、
そのスペーサーマットの取り出し作業の必要があり、ま
たフィルターエレメントの他端を支えるフックアイ等の
取り外し等の作業が必要である等の問題がある。本発明
は、フィルター天板に機械的な無理が掛かることがな
く、それにより缶体が長大にならぬようにした構造のフ
ィルターエレメントを有する粉体分離装置を提供するこ
とを目的とするものである。さらに、本発明は、装置の
高さを十分低くして、床面積当たりの濾過面積を大きく
した粉体分離装置を得ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より、前記の目的を達成した。 （１）フィルターエレメントを用いる気体からの粉体分
離装置において、自立性多孔質樹脂焼結体又は耐熱性合
成樹脂繊維成形体により形成される扁平箱状フィルター
エレメントをエレメント取付部の上に立設し、前記フィ
ルターエレメント内に連通する分離ガス排出管を前記フ
ィルターエレメントの下方に設け、前記分離ガス排出管
の幅はエレメント取付部の幅と同じか又は少し大きいも
のとすることを特徴とする粉体分離装置。 （２）自立性多孔質樹脂焼結体又は耐熱性合成樹脂繊維
成形体により形成される扁平箱状フィルターエレメント
をエレメント取付部の上に立設し、前記フィルターエレ
メント内に連通する分離ガス排出管を前記フィルターエ
レメントの下方に設け、前記分離ガス排出管の幅はエレ
メント取付部の幅と同じか又は少し大きいものとしたフ
ィルターユニットを上下に複数段配置して設けたことを
特徴とする粉体分離装置。

【００１０】本発明においては、従来の粉体分離装置と
は全く異なり、フィルターエレメントをエレメント取付
部（以下「取付部」ともいう）の上に立設して設けてな
るものである。すなわち、いわゆる倒置型のフィルター
エレメントを有するものである。そして、このような構
造はそのフィルターエレメントが自立性多孔質材料によ
り形成されていることにより可能となっている。フィル
ターエレメントが、通常のセルロース系や合成樹脂系の
繊維から構成された柔軟な織布よりなる場合には、ガス
出口を下にして立てて設置することは不可能であり、仮
にその内部に補強材を入れて立てて設置するするように
しても、構造的に複雑となり、濾過面積が減少し、フィ
ルターエレメントの材料もそれとの摩擦で痛むなどの問
題がある。

【００１１】本発明において、フィルターエレメントに
使用される自立性多孔質材料は、ポリオレフィンやポリ
テトラフルオロエチレンの粉末を焼結したものや、ポリ
イミドやポリアミド等の繊維を用いたフェルト等から構
成されたものが好ましく用いられ、特にそのガラス転移
温度以下において熱処理されたものが好ましい。そし
て、その多孔質については、その多孔性が均一なものが
好ましい。

【００１２】エレメント取付部は、少なくとも立設され
た扁平箱状フィルターエレメントを支持して取りつける
に十分な形状と大きさを有する部材からなるものであれ
ばよく、この点から各フィルターエレメントの下端を支
持するのに十分な程度の大きさの形状、すなわち長さと
幅を有しておればよく、例えば枠状をしたものがよい。
また、取付部はその作用からして、フィルターエレメン
トと別体でなくとも、そのような作用をする形態をして
いればよいから、フィルターエレメントの下端部分がそ
のような形状をしているものでよく、むしろこの形式の
ものの方が実用上好ましい。その形状の場合について
も、その部分を取付部と呼ぶこととする。通常、フィル
ターエレメントの下端にある開口部がエレメントの取付
部に設ける口部に接続されるが、この点から前記取付部
内にガスの排出管を設けるようにしてもよい。また、前
記取付部の下に分離ガス排出管を設け、それに前記エレ
メントの開口部が取付部内の通路を介して連通するよう
にしてもよい。さらに、前記のエレメント取付部が上述
したような幅の狭い形状をしているので、フィルターエ
レメントの表面から逆洗等により落下する粉体が取付部
に堆積することがなく、フィルターエレメントの表面を
覆って濾過面積を減少させるようなことが生じない。

【００１３】前記したエレメントの取付部の構成によ
り、フィルターエレメントを並列して複数設ける粉体分
離装置においては、前記取付部も一定間隔を置いて並列
に設置されることになり、分離された粉体は隣接する取
付部の間を通って下方に落下することになる。この取付
部は、必要によりその上に粉体を堆積しないような連結
部材により相互に連結するようにしてもよい。取付部は
他の部材、例えばガス管や他の支持材の上に設けて支持
するようにすることもできる。さらに、本発明において
は、前記したようなエレメントの取付部を有するフィル
ターエレメントを用いると、前記フィルターエレメント
を上下に多段に設置する構造を構成することができる。
このようにフィルターエレメントを上下に多段に設置す
るように構成して粉体の分離を行うときには、上段のフ
ィルターエレメントから落下する粉体は、その取付部の
間を通って下方に落下することができると共に、下方の
段にあるフィルターエレメントの上に堆積することな
く、最下方のホッパーに落下して分離される。

【００１４】この形式の粉体分離装置においては、フィ
ルターエレメントの高さの他に取付部或いはさらに分離
ガス排出管の高さを加えたフィルターユニットの高さが
低く構成することができる。このため従来の形式の分離
装置に比してよりはるかに多い段数をもつ装置を構成す
ることができ、従って容積当たりの処理能力も高く、ま
た床面積当たりの処理能力も高い。

【００１５】

【作用】以下、図面を用いて本発明の粉体分離装置を説
明する。図１は、本発明の粉体分離装置の概要図を示す
ものであって、この粉体分離装置１は、そのケーシング
２の内部の下方に横に設けられた取付部４の上に自立性
多孔質材料から構成された、偏平な箱型のフィルターエ
レメント３が垂直に立設されており、そのフィルターエ
レメントの下端の開口部の周囲は前記取付部４に固定さ
れており、その部分はシーリングされている。そして、
前記取付部４は、ケーシング２の一方の側壁の下方から
もう一方の側壁の下方に取りつけられた分離ガス排出管
５の上に保持されており、前記のフィルターエレメント
３の開口部は前記ガス排出管５に連通している。また、
前記ガス排出管５の内部には逆洗用ガス供給管６が挿入
されている。

【００１６】そして、図２の一部縦断した側面図により
一層明らかなように、取付部４の幅は、フィルターエレ
メント３の幅よりも少し広い程度のものである。前記粉
体分離装置１において、図示しない被分離ガス供給管か
ら供給された被分離ガスは、フィルターエレメント３で
濾過され、粉体はその表面に付着し、分離された分離ガ
スはフィルターエレメント３の下端の開口部から分離ガ
ス排出管５に入り、そこを通ってケーシング２の外のガ
ス導管１０に導かれて、装置から出る。フィルターエレ
メント３の表面に付着した粉体は、その量が多くなると
自重で一部落下するが、濾過能力が低下した時、逆洗用
ガスを逆洗用ガス主管７及びバルブ８を経て逆洗用ガス
供給管６から供給するときには、そのガスの流れとそれ
に伴うフィルターエレメント３の振動によりフィルター
エレメント３の表面から離れて落下し、下の取付部４の
幅が狭いのでそれより下に降下して、ホッパー９にたま
る。前記したフィルターエレメント３の下端付近におけ
る濾過操作中におけるガス等の流れを図３に示し、また
逆洗操作中におけるガス等の流れを図４に示す。図４に
おけるように、逆洗操作において逆洗用ガスの流れを強
く与えるためには、その逆洗用ガス供給管６のノズル６
ａをフィルターエレメント３の開口部に向けるようにし
た方がよい。

【００１７】本発明の装置は、フィルターエレメントが
いわゆる倒置型となって支持部の上に立設されているの
で、フィルターエレメントの自重を支えるための強固な
懸架装置を必要としない。前記のフィルターエレメント
は、狭い支持部の上に設置することができるので、分離
した粉体がフィルターエレメントや支持部の上にたまる
ことがなく、フィルターエレメントの濾過面積を有効に
働かせることができる。また、本発明の装置は、上記し
たような作用を有するので、このようなフィルターエレ
メント３を上下に多段に設置した場合、落下する粉体は
下のフィルターエレメント３に溜まることがなく、一番
下まで落下するので、中間に仕切板を設ける必要がな
い。そして、フィルターエレメント３、取付部４及びガ
ス排出管５の全体の高さが、従来の粉体分離装置に比し
て相当低いので、その段数を多くすることができる。そ
れにより床面積当たりの濾過面積を大きくすることがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。 実施例１ 図１及び図２に示す粉体分離装置を形成した。そのフィ
ルターエレメント３は高さ１５００ｍｍ，幅１０００ｍ
ｍ、厚さ４０ｍｍで、ポリオレフィンの微粉末を２３０
℃で熱処理した材料から構成されている。取付部４は、
中央に前記フィルターエレメント３の開口部と合致する
口部を持つ矩形の形状のものであり、分離ガス排出管５
の上に保持されている。フィルターエレメント３の下端
と取付部４との間はシール材４ａによりシールされてい
る。分離ガス排出管５は、幅１００ｍｍ、高さ２００ｍ
ｍの断面が矩形の鉄製管であって、その中央に外径５０
ｍｍで、上部に一定の間隔を置いてノズルを有する逆洗
用ガス供給管６が挿入されている。ケーシング内にフィ
ルターエレメント３を１６個並列に設けた。この装置に
おいては、粉体を含有するガスを２分通した後、逆洗用
ガスを逆洗用ガス主管７、バルブ８を経てガス供給管６
から供給して逆洗を行う。その逆洗によりフィルターエ
レメント３の表面から剥落した粉体は落下してホッパー
９に溜まる。

【００１９】実施例２ 本発明の倒置型のフィルターエレメントを上下に多段に
設けた粉体分離装置を形成した。この装置は図５に示す
ように、ケーシング中に倒置型のフィルターエレメント
を上下に５段設けたものである。装置の構成に当たって
は、フィルターエレメント、取付部、ガス排出管等を含
めたケーシングで１つのユニットを作り、ホッパーの上
にそのユニットを５段重ねて組み立てた。各ユニットは
フィルターエレメントを１０個並列して１段としたもの
である。装置の上部から粉体を含有するガスを送り込
み、各フィルターエレメントに連結する分離ガス排出管
５から吸引することにより濾過を行い、分離ガスを分離
ガス排出管５及び分離ガス主管１０より取り出し、一定
時間毎に逆洗用ガスを逆洗用ガス供給管６から送って逆
洗を行い、フィルターエレメント３の表面から剥落した
粉体は落下する時に、その下のフィルターエレメント３
も逆洗中であるために、そこに付着することなく落下し
て一番下のホッパーに溜まる。

【００２０】実施例３ 本発明の倒置型のフィルターエレメントを上下に４段に
設けた粉体分離装置を形成した。この装置において、１
つの室に２４枚のフィルターエレメントを並列にして１
段のユニットとし、高さが２．５ｍあるその室を４段重
ねた。そのフィルターエレメント１枚の濾過面積は９ｍ
² である。このため、１つの室における濾過面積は２１
６ｍ² となる。その室を６個１列にして並べ、その列を
２列並行して並べる。従って、この装置は４８室あるか
ら、全体のフィルターエレメントは１１５２枚あること
になり、全体の濾過面積は１０３６８ｍ² であり、この
装置の据え付け面積は、前後の作業空間を考慮しても１
８０ｍ² あればよい。また、その装置の高さも、前記の
４室の高さ１０ｍに下のホッパーの高さとして３ｍあれ
ばよいので（１室の幅が２．３ｍと狭いため）、全体で
１３ｍである。

【００２１】これに対して、従来の形式である１段のバ
クフィルターを用いる場合を考えると、前記の４段の室
を重ねた場合の高さと同じにして、直径０．２９２ｍ
で、長さ１０ｍのバクフィルターを使用したとすると、
その１本の濾過面積は約９．２６ｍ² であるから、本発
明と同じ濾過面積を確保するには、１１２０本必要であ
る。これを８室に分けて設置するとすると、１室に１４
０本収容するが、前記の長さがあるものが下端で相互に
接触しないようにするにはその間隔を約０．３ｍ開ける
とすると、１室の縦横は約６ｍ必要であるから、据え付
け面積は３４８ｍ ² となる。しかも、その装置の高さ
は、清浄ガス室がバクフィルターの引き上げに必要な作
業空間を考慮すると、その高さが２．６ｍ必要であり、
その上に設置する清浄ガス排出主管の高さも必要であ
り、また下のホッパーの高さも粉体の静止角の点から少
なくとも幅以上の高さを必要とするから、全体として２
０ｍ以上となる。この比較からみても、本発明における
効果は大きいものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、倒置型のフィルターエ
レメントを使用しているため、フィルターエレメントの
自重を支えるための強固な懸架装置を不要とすることが
可能である。また、フィルターエレメントを仕切板から
吊り下げる形式でないため、分離ガス室を設けなくてよ
いので、装置全体の高さが低くすることができる。さら
に、倒置型のフィルターエレメントを上下に多段に設置
する構造とするときには、粉体が途中のフィルターエレ
メント等に溜まることがなく、下まで落下するので、ホ
ッパーの数を減少させることができる。また、そのフィ
ルターエレメント、支持部、分離ガス排出管を含めたユ
ニットの高さが低いので、多段に積み重ねても高さが低
くて済むので、その段数を増すことができ、床面積当た
りの濾過面積を大きく取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１例である粉体分離装置の一部縦断側
面図を示す。

【図２】図１に示す本発明の粉体分離装置におけるフィ
ルターエレメントの付近の部分における一部縦断正面図
を示す。

【図３】本発明の１例である粉体分離装置におけるフィ
ルターエレメントの部分における濾過操作中のガスの流
れを表す説明図を示す。

【図４】図３に示す本発明の粉体分離装置におけるフィ
ルターエレメントの部分における逆洗操作中のガス等の
流れを表す説明図を示す。

【図５】本発明のフィルターエレメントを上下に多段に
積み重ねた形式の１例である粉体分離装置の概要図を示
す。

【符号の説明】

１ 粉体分離装置 ２ ケーシング ３ フィルターエレメント ４ 取付部 ４ａ パッキング ５ 分離ガス排出管 ６ 逆洗用ガス供給管 ６ａ ノズル ７ 逆洗用ガス主管 ８ バルブ ９ ホッパー １０ 分離ガス主管 １１ 被分離ガス １２ 粉体 １３ ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−178310（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−86909（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−70115（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 46/24 B01D 46/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルターエレメントを用いる気体から
   の粉体分離装置において、自立性多孔質樹脂焼結体又は
   耐熱性合成樹脂繊維成形体により形成される扁平箱状フ
   ィルターエレメントをエレメント取付部の上に立設し、
   前記フィルターエレメント内に連通する分離ガス排出管
   を前記フィルターエレメントの下方に設け、前記分離ガ
   ス排出管の幅はエレメント取付部の幅と同じか又は少し
   大きいものとすることを特徴とする粉体分離装置。
2. 【請求項２】 自立性多孔質樹脂焼結体又は耐熱性合成
   樹脂繊維成形体により形成される扁平箱状フィルターエ
   レメントをエレメント取付部の上に立設し、前記フィル
   ターエレメント内に連通する分離ガス排出管を前記フィ
   ルターエレメントの下方に設け、前記分離ガス排出管の
   幅はエレメント取付部の幅と同じか又は少し大きいもの
   としたフィルターユニットを上下に複数段配置して設け
   たことを特徴とする粉体分離装置。