JP3767882B2

JP3767882B2 - サイクロン集塵装置

Info

Publication number: JP3767882B2
Application number: JP2000156537A
Authority: JP
Inventors: 弘志中山; 健治長崎; 紘保馬場; 智宏橘川
Original assignee: 株式会社中山鉄工所
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: JP2001334177A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉱山、リサイクル施設等の破砕で生じる粉塵をサイクロンを用いて粉塵を分離するサイクロン集塵装置に関する。更に詳しくは、鉱山、砕石場、土木工事現場、建築・土木廃材のリサイクル施設等で発生する土埃、岩石等の粉塵を遠心力を利用して分離して集塵するサイクロン集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の気体から固体粒子である粉塵を除去して空気を清浄にする集塵装置は、原理によって種々の形式が知られ使用されている。遠心力を利用して集塵するサイクロン、湿式集塵機であるスクリッパ、コロナ放電により粒子に荷電しクーロン力により捕集する電気集塵式、ろ布を使用するバグフィルタ等が知られている。
【０００３】
鉱山、砕石場、土木工事現場、建築・土木廃材のリサイクル施設等で発生する土埃、岩石等の粉塵を集塵するには、これらの集塵装置が一部で用いられている。しかしながら、これらの現場で集塵装置を設置するとなると、プラントという性格から定置式の場合、大型の集塵機とならざるをえない。即ち、粉塵が発生する発生個所で捕集し配管を通して所定個所に集めて一箇所で粉塵が処理される。
【０００４】
また、一般的なものはフィルターを装置のケース内に設け、ファン等の送風装置で粉塵を含んだ空気をケース内のフィルターに吸引し、このフィルターで粉塵を除去している。一方空気の方は外部に放出されるので、この放出により若干の粉塵を環境に放出することになる。
【０００５】
更に最近においては、ケース内に水槽からの水を霧状に噴出させ、この粉塵と水の混在した状態のものをケース内部に設けられた衝突壁に付着させて、泥化した粉塵を下方に設けられたコンベアで回収する方法が提案されているが、しかしこの方法もケース内の空気は外部にそのまま放出される構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の方法は能率面や環境を保護する点においてはいずれも満足できるものではなかった。即ちフィルター方式は目詰まりが生じやすく、また目詰まりの生じないようにするための特別な構成が必要となり、さらにフィルターを定期的に交換する作業も必要である。
【０００７】
また、フィルターを通過した空気は外部へ放出されるようになっているので、周囲の環境を悪化させてしまうおそれがある。さらに、フィルターを通過しない空気も存在しており、放出される空気はすべて完全に粉塵が除去されたものでないので、粉塵の一部は大気に放出されてしまうことで問題がある。
【０００８】
また後者のフィルターを使用しない方法として、水を霧状に噴霧して粉塵を取り除く方法は、装置が複雑となり経済的に高価な構成になっていた。衝突壁に付着させて粉塵を取り除く方法も強制的に除去する方法でないので、粉塵を完全に取り除くことはできない。また前者同様、一部の粉塵は空気とともに、あるいは噴霧状態のまま外部へ放出されるおそれがあり問題である。さらに霧状にさせるためある程度の水も必要とし、このための水槽や噴霧装置も必要としていた。
【０００９】
従来の集塵装置は、構造が複雑な上、集塵処理されたはずの空気を粉塵を含んだまま外部へ放出してしまう点において大きな問題があった。
【００１０】
本発明は、このような技術背景にもとづいてなされたものであり、集塵されて処理された空気を外部に放出することなく、元の吸引開口部近傍に戻し、空気を循環させるようにし、しかも簡素で経済的な構成にしたサイクロン集塵装置の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明のサイクロン集塵装置は、
破砕等によって生じる粉塵を除去するサイクロン集塵装置であって、粉塵が混在する破砕体の上部に設けられこの破砕体との間で粉塵室を構成する被覆部材と、一端に開口部を有して前記被覆部材に結合し集塵室を形成する集塵体と、粉塵を含む空気を取り込み遠心作用で粉塵と空気を分離するサイクロンと、前記集塵室に一端が結合され、他端が前記サイクロンの大径部に結合される第１のダクトと、前記サイクロンの大径部の中央部に一端が結合され、他端が前記被覆部材に結合される第２のダクトと、分離された粉塵を取り込むために前記サイクロンの小径部の下方向に設けられ下部が前記粉塵室に連通して水を貯留する水槽と、前記粉塵室の粉塵を含んだ空気を前記開口部から前記集塵室内に吸入し前記第１のダクトを介して前記サイクロンに導き、且つ、前記サイクロンで粉塵と分離された空気を、前記サイクロンから前記第２のダクトを介して前記粉塵室へ導くように送風するファン装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
また前記サイクロン小径部近傍に分離された粉塵を前記水槽に落とし込むための給水手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
さらに前記水槽の水面高さを常に一定に保つための操作手段又は制御手段を設けたことを特徴としている。
さらに前記水槽の下部に泥化した水の排出をするための排出手段を設けたことを特徴としている。
さらに前記サイクロンを半月状に曲げた構成にしたことを特徴としている。
さらに前記ダクトを前記サイクロンから複数に分岐して被覆部材に結合する構成にしたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下本発明の実施の形態１を図面を参照しながら説明する。図１は実施の形態１を示し、サイクロン集塵装置のシステムを示した全体構成図である。図２は、図１の平面図である。石灰石や金属の鉱山等で破砕された岩石や土砂、採石場の土砂、又は土木・建築等で破砕されたコンクリート片、石膏ボード等の被破砕物１がコンベア２で搬送される場合に適用したときの例である。
【００１５】
この構成の装置はコンベア２上にユニットとして設置できる構成のものである。このコンベア２上に土砂やコンクリート破砕片等の粉塵の伴う被破砕物１を積載するとき、又は搬送されるときに周囲は粉塵３が飛散する状態にある。これら被破砕物１はコンベア２上を揺すられながら搬送されるので、特にコンベア２の場合は、固定された場所に被破砕物１が置かれた場合に比べ、粉塵３が周囲に飛散しやすく環境を悪くする。
【００１６】
本実施の形態１においては、このコンベア２上に防塵用のカバーである被覆部材４がコンベア２の両サイドの固定部に設置され、搬送中の被破砕物１を覆っている。コンベア２と被覆部材４の間の空間は粉塵室５を形成している。この粉塵室５中にこもる粉塵３は外部に飛散しないように被覆部材４でカバリングされている。
【００１７】
この被覆部材４にはサイクロン集塵装置が一体となって取り付けられており、集塵体６が被覆部材４の略中央部に固定されている。この集塵体６内は空間部を形成しており、粉塵３を図示した矢印のように取り込む集塵室７となっている。この集塵体６の下部は被覆部材４に直接連結されているが、前記粉塵室５に連通して粉塵室５の粉塵３を前記集塵室７に吸入するための吸気口８が設けられ配置されている。
【００１８】
この集塵体６の中央部には粉塵３を集塵室７に吸入させ、また集塵室７から排出させるための駆動体であるファン装置９が設けられている。このファン装置９はモータにより軸流ファンを駆動する軸流送風機であり周知のものであるので、詳細説明は省略する。
【００１９】
このファン装置９を介して吸入された粉塵３は、集塵体６の上方に設けられたダクト１０を通ってサイクロン１１に導かれる。このサイクロン１１は遠心力利用によるサイクロン集塵装置であり、上方から粉塵３の挿入部である開口部が形成されている。この開口部は大径部１２をなしているのに比し、下部の排出部は小径部１３をなし全体が円錐形を構成している。このサイクロン１１の構造、機能は、産業機械分野でよく使われるもので周知のものである。
【００２０】
このサイクロン１１の上方大径部１２に前記ダクト１０が結合されており、このダクト１０から粉塵３がサイクロン１１に送られるようになっている。粉塵３は空気とともにこのサイクロン１１の内壁面上を螺旋状にぐるぐる回りながら下部へ導かれる。内壁面の方が高周速なので、空気より重い粉塵３は結果的に空気と分離して遠心力で内壁面側に押しやられるようにしてサイクロン１１の下部へ集積される。
【００２１】
このサイクロン１１の下方には水槽１４が設けられている。この水槽１４には一定量の水が保留されており、前記サイクロン１１で分離された粉塵３が水とともに泥化し上方から落下しこの水槽１４に入るようになっている。
【００２２】
詳述すると、前記サイクロン１１の下部には水を供給するためのパイプ１５が差し込まれ、弁１６により水量が調整される。前記パイプ１５はサイクロン１１の内壁面に沿って設けられ、供給された水は遠心力で回っている粉塵３に作用し、この粉塵３を泥化し前記サイクロン１１の下部に設けられた前記水槽１４に入れる。
【００２３】
前記水槽１４には水面高さを一定にコントロールするためのセンサーであるフロートスイッチ１７が取り付けられている。即ち、水面が下がると、このフロートスイッチ１７が作動し、前記弁１６を開き水を供給する。サイクロン１１の下部に集積された粉塵３はこの水の供給により泥化し下方の水槽１４に落下する。
【００２４】
この水槽１４の下部には泥化した水を前記粉塵室５に排水するためのパイプ１８が設けられている。このパイプ１８は前記被覆部材４に固定され途中に排水のための弁１９が設けられている。前記水槽１４の水面が設定した位置より高くなると、前述と同様フロートスイッチ１７の作動により前記弁１９が開き泥水を前記コンベア上に流し、水面の水平高さを調整する。
【００２５】
これらの操作は操作盤または制御盤２０により行ってもよく、又フロートスイッチの代わりに機械式で作動するフロート弁を使用し、このフロート弁の動作に連動し前記弁１６又は弁１９の開閉動作を行わせてもよい。あるいは前記フロートスイッチ１７が作動したことをランプで表示させ、マニュアルで操作してもよい。図１及び後述する図３の実施の形態２では、操作手段又は制御手段で行われるように模式的に記載されているが、この方法に限定されるものではない。
【００２６】
一方分離された空気はサイクロン１１の中央部からサイクロン１１の外に排出され、前記サイクロン１１大径部１２中央に設置されたダクト２１を通って前記粉塵室５に回収される。このダクト２１は前記サイクロン１１と前記被覆部材４に跨って結合されており、中は空間部で吹き抜けになっている。
【００２７】
このダクト２１を実施例の図ではエルボを介しフランジ部でサイクロンに結合しているが、この形状に限定されるものではない。一体になったパイプ状のものであってもよく、又複数本分岐して構成してもよい。この構成によりサイクロン１１で分離された空気はサイクロン集塵装置の外部へ排出されることなく前記粉塵室５に回収されることが可能となる。従って作業者は粉塵のない快適な環境で作業ができることになる。
【００２８】
作用
次に作用を実施の形態１について説明する。コンベア２上を搬送される被破砕物１は、被覆部材４内に入ったとき、粉塵３は粉塵室５に押し込められる。粉塵３は集塵体６の吸気口８から吸入され集塵室７に導かれる。この吸引動作はファン装置９によって行われ、集塵室７に集められた粉塵３はダクト１０を通ってサイクロン１１に導かれる。
【００２９】
このサイクロン１１に導かれた粉塵３は遠心力作用で内壁に沿ってぐるぐる回転しながららせん状に下方へ落下していく。落下した粉塵３はパイプ１５から弁１６の調整を経て供給された水により泥化してさらに下降し、下部に設けられた水槽１４に落下し保水される。
【００３０】
保水された泥水はこの水槽１４の水面を所定高さ越えたとき、フロートスイッチ１７の指令で弁１９が開けられパイプ１８を介して前記コンベア２上に落とされる。一方、分離された空気は粉塵３に比し軽いので、前記サイクロン１１の大径部１２中央に設置されたダクト２１を介して、前記泥水同様にコンベア２上に導かれる。
【００３１】
このように粉塵３の流れは閉ループをなし循環するようになっていて、当初の粉塵の含む空気、分離された粉塵、空気はいずれもサイクロン集塵装置の外部に放出されることはない。
【００３２】
［実施の形態２］
図３は実施の形態２を示し、サイクロン集塵装置のシステムを示した全体構成図である。実施の形態２のサイクロン集塵装置は、実施の形態１のものと同様にコンベア２２上に防塵カバーである被覆部材２３を設け、粉塵室２４を構成するものである。被覆部材２３に直結して集塵体２５を結合する。この集塵体２５はダクトの役目も果たしている。
【００３３】
この集塵体２５の一端はサイクロン２６の大径部２７に連結していて、前記粉塵室２４から集塵室２５に吸引された粉塵３は前記サイクロン２６に導かれる。このサイクロン２６は全体構造が半月の曲線形状をなしている。このサイクロン２６の大径部２７に前記集塵体２５のダクト部分が結合している。
【００３４】
このサイクロン２６の大径部２７に対し９０度方向を変えサイクロン小径部２８が水槽２９に対向している。この小径部２８と水槽２９の粉塵処理の関係は前述の実施の形態１と同様である。前記サイクロン大径部２７の中央部に分離された空気の排出用ダクト３０の一端が結合されており、このダクト３０の他端は９０度向きを変え前記コンベア２２上の被覆部材２３に結合している。
【００３５】
この実施の形態２では、ファン装置３１が排出用ダクト３０側に取り付けられている。この実施の形態２の特徴は、前記サイクロン２６の向きを変えることにより、サイクロン集塵装置の高さを低くし装置そのものをコンパクトにしたことにある。この実施の形態２においても前記サイクロン２６で分離された空気は外部へ排出されることなく、前記粉塵室２４に回収されるようになっている。
【００３６】
［実施の形態３］
図４は前記サイクロン１１，２６で分離された空気用の排出ダクト２１，３０の位置を変えた場合の実施の形態３を示したものである。搬送方向に向かって集塵体６，２５及びサイクロン１１，２６を中央にして左右に分岐してダクト３２を取り付けた構成である。この場合、矢印のようにコンベア２，２２上左右に浮遊している粉塵を中央部の集塵体６，２５に寄せて吸入するので、搬送方向に沿って搬送されるコンベア２，２２の粉塵３をまんべんなく集塵することになる。またこの構成であれば、サイクロン集塵装置を搬送方向に沿ってどちらの向きに設置しても構わない。
【００３７】
［実施の形態４］
図５（ａ），（ｂ）はサイクロンの構造が異なる実施の形態４を示し、図５（ａ）はサイクロンの断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ線で切断したときの断面図である。前述した実施の形態１及び２では、サイクロンは単体であったが、図５に示すものは同芯に直径が異なる２台のサイクロンを配置した例である。サイクロン３６は、外側サイクロン３７とこれと同芯に内側サイクロン３８が配置されている。
【００３８】
外側サイクロン３７の上方大径部３９にダクト４０が結合されており、このダクト４０から粉塵が外側サイクロン３７に送られる。同時に、粉塵と空気は、内側サイクロン３８の上方大径部４１に開けられた開口４２に送られる。外側サイクロン３７は、前述したサイクロン同様の作用で粉塵と空気を分離する。同時に内側サイクロン３８も同様の作用で粉塵と空気を分離するが、内側サイクロン３８の上方大径部４１の直径は小さいのでより細かい粉塵を分離できる利点がある。
【００３９】
清浄な空気は、内側サイクロン３８の中心部から吸い込まれ、ダクト４３を介して被覆部材（図示せず）に送られる。この実施の形態４のサイクロン３６は、性能が異なるサイクロンを並列に配置したものといえる。
【００４０】
［実施の形態５］
図６（ａ），（ｂ）は、サイクロンの構造が異なる実施の形態５を示し、図６（ａ）はサイクロンの断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ線で切断したときの断面図である。前述した実施の形態４は、サイクロンを並列に配置したものであった。図６に示すサイクロンは、サイクロンを同芯に配置し、しかも風の流れは直列になるように配置した例を示す断面図である。
【００４１】
サイクロン４６には、外側サイクロン４７とこれと同芯に内側サイクロン４８が配置されている。外側サイクロン４７と内側サイクロン４８の間には、円筒状の隔壁５２が同芯に配置されている。外側サイクロン４７の上方大径部４９にダクト５０が結合されており、このダクト５０から粉塵が外側サイクロン４７に送られる。
【００４２】
外側サイクロン４７は、前述した同様の作用で粉塵と空気を分離する。中心分の清浄な空気は、隔壁５２の下部の開口５３から隔壁５２と内側サイクロン４８との間の空間を通り、比較的細かい粉塵と空気は、内側サイクロン４８の上方大径部５１に開けられた開口５４に送られる。内側サイクロン４８の上方大径部５１の直径は小さいのでより細かい粉塵を分離できる利点がある。
【００４３】
清浄な空気は、内側サイクロン４８の中心部から吸い込まれ、ダクト５５を介して被覆部材（図示せず）に送られる。この実施の形態５のサイクロン４６は、粉塵と空気の分離性能が異なるサイクロンを直列に配置したものといえる。
【００４４】
以上本発明の実施例について説明してきたが、本発明の具体的構成はこの実施例に限定されるものではない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のサイクロン集塵装置はサイクロンで粉塵を含んだ空気を粉塵と空気を簡単に分離できるとともに、分離された粉塵は泥化して外部に飛散することなく回収でき、また分離された空気も外部に放出されることなく回収できるので、周囲の外気を汚さず環境を悪化させることはない。
【００４６】
また装置そのものはコンパクトでユニット化を達成したので、被覆部材の一部を変えるだけで、どのコンベアに対しても対応が可能である。さらに簡易な構成により、経済的にも優れた装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１を示し、サイクロン集塵装置のシステムを示した全体構成図である。
【図２】図２は、図１の平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２を示し、サイクロン集塵装置のシステムを示した全体構成図である。
【図４】図４は、分岐したダクトの取り付け状態を示した構成図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）はサイクロンの構造が異なる実施の形態４を示し、図５（ａ）はサイクロンの断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ線で切断したときの断面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、サイクロンの構造が異なる実施の形態５を示し、図６（ａ）はサイクロンの断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ線で切断したときの断面図である。
【符号の説明】
１…被破砕物
２、２２…コンベア
３…粉塵
４、２３…被覆部材
５、２４…粉塵室
６、２５…集塵体
７…集塵室
９、３１…ファン装置
１０…ダクト
１１、２６…サイクロン
１４、２９…水槽
２１，３０、３２…ダクト

Claims

破砕等によって生じる粉塵を除去するサイクロン集塵装置であって、
粉塵が混在する破砕体の上部に設けられこの破砕体との間で粉塵室を構成する被覆部材と、
一端に開口部を有して前記被覆部材に結合し集塵室を形成する集塵体と、
粉塵を含む空気を取り込み遠心作用で粉塵と空気を分離するサイクロンと、
前記集塵室に一端が結合され、他端が前記サイクロンの大径部に結合される第１のダクトと、
前記サイクロンの大径部の中央部に一端が結合され、他端が前記被覆部材に結合される第２のダクトと、
分離された粉塵を取り込むために前記サイクロンの小径部の下方向に設けられ下部が前記粉塵室に連通して水を貯留する水槽と、
前記粉塵室の粉塵を含んだ空気を前記開口部から前記集塵室内に吸入し前記第１のダクトを介して前記サイクロンに導き、且つ、前記サイクロンで粉塵と分離された空気を、前記サイクロンから前記第２のダクトを介して前記粉塵室へ導くように送風するファン装置とからなる
ことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１において、
前記サイクロンの中心部で前記大径部内に、この大径部より直径が小径の小径サイクロンが前記サイクロンと同芯位置に配置されている
ことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１において、
前記サイクロンの中心部で前記サイクロンの大径部に、この大径部より直径が小径の小径サイクロンが前記サイクロンと同芯位置に配置されて、
前記サイクロンと前記小径サイクロンとの間に隔壁が配置されている
ことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１ないし３項から選択される１項において、
前記サイクロン小径部近傍に分離された粉塵を前記水槽に落とし込むための給水手段を設けたことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１ないし３項から選択される１項において、
前記水槽の水面高さを常に一定に保つための操作手段又は制御手段を設けたことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１ないし３項から選択される１項において、
前記水槽の下部に泥化した水の排出をするための排出手段を設けたことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１ないし３項から選択される１項において、
前記サイクロンを半月状に曲げた構成にしたことを特徴とするサイクロン集塵装置。
請求項１ないし３項から選択される１項において、
前記ダクトを前記サイクロンから複数に分岐して被覆部材に結合する構成にしたことを特徴とするサイクロン集塵装置。