JP3877485B2 - 高風速エアワッシャ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体工場等における空気調和装置に係り、空気中の塵埃や有害ガスを除去するとともに、飽和効率の高い加湿を行なう外気処理用の高風速エアワッシャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアワッシャとしては、例えば図２３に示すものがある。このエアワッシャ１１０は、矩形の流路断面を有する本体ケーシング１１１の内部に、所定長さの水噴霧室１１２を有している。水噴霧室１１２は、その一端に形成した空気入口１１２ａにおいてダクト（図示せず）に接続しており、このダクトから流入する空気Ａが水噴霧室１１２の流路を通って他端に形成した空気出口１１２ｂから流出する。
【０００３】
水噴霧室１１２には、空気入口１１２ａに位置して第１ワッシャメディア１１３を配置し、水噴霧室１１２の流路の途中に位置して第２ワッシャメディア１１４を配置し、空気出口１１２ｂに位置して第３ワッシャメディア１１５を配置しており、第１ワッシャメディア１１３と第２ワッシャメディア１１４の間を第１段エアワッシャ部１１２ｃとし、第２ワッシャメディア１１４と第３ワッシャメディア１１５の間を第２段エアワッシャ部１１２ｄとしている。各ワッシャメディア１１３、１１４、１１５は、空気流の流路断面とほぼ等しい形状を有し、ポリ塩化ビニルデン系繊維やステンレスの線材等からなり、たとえば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。
【０００４】
水噴霧室１１２の内部には、複数の第１段ノズル１１６を第１ワッシャメディア１１３より下流側の位置に配置するとともに、複数の第２段ノズル１１７を第２ワッシャメディア１１４より下流側の位置に配置している。第１段ノズル１１６は、空気流とは逆方向に向けて第１ワッシャメディア１１３に達する噴霧水を噴霧するものであり、第２段ノズル１１７は、空気流とは逆方向に向けて第２ワッシャメディア１１４に達しない噴霧水を噴霧するものである。
【０００５】
水噴霧室１１２の下流側には、水噴霧室１１２を通過した空気に含まれる水滴等を除去するエリミネータ１１８が配置してあり、水噴霧室１１２の空気出口１１２ｂには、水噴霧室１１２と同様の流路断面形状を有する所定長さの冷却室１１９が接続してある。冷却室１１９の内部には冷却器として冷却コイル１２０が設けてあり、水噴霧室１１２の下流側には送風機（図示せず）が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室１１２の流路に空気を導く。
【０００６】
水噴霧室１１２の内部に配置した複数の第１段ノズル１１６には、水噴霧室１１２の底部に配置した貯水槽（図示省略）に滞留する循環水を循環水供給系１２１によって供給する。第２段ノズル１１７には図示しない純水等の清浄水供給系を接続している。循環水供給系１２１は、貯水槽の下部に開口する吸込管１２２と、吸込管１２２に接続した循環ポンプ１２３と、循環ポンプ１２３を駆動するモータ１２４と、循環ポンプ１２４の吐出口に接続して水噴霧室１１２の上方にまで配置した吐出管１２５と、吐出管１２５から分岐して水噴霧室１１２に垂直方向に配設した複数の分岐管１２６とからなり、各分岐管１２６に第１段ノズル１１６を設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したエアワッシャ１１０においては、水噴霧室１１２における風速が２．０〜２．５ｍ／ｓであり、外形寸法の大きな形状を有するために、その形状に見合う大きな設置スペースが必要であり、設置場所が制限される。このため、水噴霧室における風速を高めることにより、必要な風量を確保しながら装置を小型化することが求められる。
【０００８】
しかし、水噴霧室１１２における風速を高風速化すると、水噴霧室１１２を通過する空気と噴霧水との接触時間が短くなってガス除去性能および飽和加湿効率が低下し、風速の高まりに伴って噴霧水がワッシャメディアを通過して下流側へ飛散するキャリアオーバーが増大し、空気流の圧力損失が上昇して送風に必要な動力が増加するなどの問題があった。
【０００９】
また、複数の第１段ノズル１１６および第２段ノズル１１７は複数の分岐管１２６を通して循環水供給系１２１や清浄水供給系（図示省略）に接続しており、その配管が複雑となる。また、配管は水噴霧室１１２の壁体を貫通して行うので、配管貫通部における水漏対策に手数と高い費用を要する問題があった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、高風速化と小型化を図りながらも、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を具現でき、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができる高風速エアワッシャを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１に係る本発明の高風速エアワッシャは、断面形状が円形もしくは直方形（正方形もしくは長方形）の通風路をなし、一側の空気入口から他側の空気出口に向かって高風速の空気流が流れる水噴霧室と、水噴霧室内の空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置した多頭噴霧水ノズルと、各多頭噴霧水ノズルを相互に連結する連結管と、水噴霧室の空気出口に配置する気液接触メディアと、流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽に連通し、循環水を各多頭噴霧水ノズルに循環供給する循環水供給系とを備え、前記連結管で相互に直列に連結する各多頭噴霧水ノズルが前記連結管の軸線廻りに放射状に、かつ空気流方向の斜め上流方向に向けて組み付けた複数の小口径の噴霧口から空気流に向けて放射状に噴霧水を高圧噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に噴霧する構成としたものである。
【００１２】
上記した構成により、水噴霧室の空気入口から流入する空気流に対し、その流れに対向するように貯水槽からの水を多頭噴霧水ノズルの各小口径の噴霧口から放射状に高圧噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから噴霧水を空気流に向けて多段に噴霧する。
【００１３】
噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに空気流に乗って気液接触メディアに達し、気液接触メディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。気液接触メディアに達した噴霧水は、気液接触メディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入する。この貯水槽に滞留する循環水を、循環水供給系を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【００１４】
このように噴霧水は、多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径（平均６０〜９０μｍ）で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなるので、水噴霧室に空気流を高風速（５〜６ｍ／ｓ）で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化（従来の２〜３倍）と小型化（水噴霧室の空気通過断面積が従来の１／２〜１／３）を実現できる。
【００１５】
噴霧水を微細化することにより、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が従来の１／３〜１／６の少ない噴霧水量（空気流重量の０．０８〜０．１６％）となり、噴霧水圧（０．４〜０．８ＭＰａ）が低くなるので、噴霧に要する消費動力を低減できる。
【００１６】
しかも、微細な噴霧水を多段に噴霧して空気流と噴霧水の接触効率を高くしているので、気液接触メディアは、その設置数を少なくできる。また、気液接触メディアは、その気液接触面が空気流方向に対して傾斜する円錐形もしくはＶ字形の形状を有するので、水噴霧室の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室の空気出口にのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室に空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度以下に抑制することができる。
【００１７】
多頭噴霧水ノズルは、水噴霧室内に空気流方向に沿って配置した連結管によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【００１８】
請求項２に係る本発明の高風速エアワッシャは、各多頭噴霧水ノズルが複数の小口径の噴霧口を空気流方向に沿った斜め上流方向および斜め下流方向に向けて設けた構成としたものである。
【００１９】
請求項３に係る本発明の高風速エアワッシャは、気液接触メディアが、円錐形もしくはＶ字形をなし、空気流方向の上流側の頂部から水噴霧室の壁体に向けて傾斜面をなす構成としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７に示すように、エアワッシャ１１は、円形（直方形でも良い）の流路断面を有する本体ケーシング１２の内部に、所定長さ（１．５〜１．８ｍ）の水噴霧室１３を有している。水噴霧室１３は、その一端に形成した空気入口１３ａにおいてダクト（図示せず）に接続しており、このダクトから流入する空気Ａが水噴霧室１３の流路を通って他端に形成した空気出口１３ｂから流出する。
【００２１】
水噴霧室１３には、空気入口１３ａに空気流を旋回させるガイドベーン１４を配置し、空気出口１３ｂに位置して気液接触メディア１５を配置しており、気液接触メディア１５は、空気流方向に対して傾斜面をなす円錐形もしくはＶ字形の形状をなし、ポリ塩化ビニルデン系繊維等の合成樹脂やステンレスの線材等の金属繊維からなり、たとえば５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。
【００２２】
水噴霧室１３の内部には、空気流に向けて噴霧水を高圧噴霧する複数の多頭噴霧水ノズル１６が、水噴霧室１３の空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置してあり、各多頭噴霧水ノズル１６は水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って配置した連結管１７によって相互に直列に連結してある。
【００２３】
水噴霧室１３に配置する多頭噴霧水ノズル１６の内で、最上流位置に配置する先頭の多頭噴霧水ノズル１６は、図６に示すように、空気流方向の下流側部位に連結管１７に対する接続口１６ａを有し、小口径の噴霧口１６ｂを有する複数のノズルチップ１６ｃを連結管１７の軸線廻りに放射状に、かつ空気流方向の斜め上流方向および空気流に対向する上流方向に向けて設けている。
【００２４】
中間および最下流位置に配置する多頭噴霧水ノズル１６は、図７に示すように、空気流方向の下流側部位および上流側部位に連結管１７に対する接続口１６ａ、１６ｄを設けている。
【００２５】
図４および図５に示すように、連結管１７は先端側を保持する支持部材１７ａによって水噴霧室１３の流路の中心位置に配置しており、支持部材（円形枠）１７ａは水噴霧室１３の内壁面に摺接して空気流方向へ移動可能なリング体１７ｂと、連結管１７を回転自在に保持するハブ１７ｃと、リング体１７ｂとハブ１７ｃを連結するスポーク１７ｄとからなる。組み立て時には、多頭噴霧水ノズル１６を装着した連結管１７を支持部材１７ａに装着した状態で水噴霧室１３に挿入し、接続管２４に接続する。この構成によって、水噴霧室１３が狭い空間である場合にも容易に組み立て作業を行うことができる。
【００２６】
水噴霧室１３の下流には、流下する噴霧水を受け止める貯水槽１８が設けてあり、貯水槽１８に滞留する循環水を多頭噴霧水ノズル１６に循環供給する循環水供給系１９が水噴霧室１３の下部に連通して設けてある。
【００２７】
循環水供給系１９は、貯水槽１８の下部に開口する吸込管２０と、吸込管２０に接続した循環ポンプ２１と、循環ポンプ２１を駆動するモータ２２と、循環ポンプ２１の吐出口に接続して水噴霧室１３の上方にまで延びる吐出管２３と、吐出管２３から水噴霧室１２に垂直方向に配設した接続管２４とからなり、接続管２４を最下流位置の多頭噴霧水ノズル１６に接続している。
【００２８】
貯水槽１８には、オバーフロー管２５と、補給水として清浄水を供給する補給水供給管２６が連通している。水噴霧室１３の下流側には、水噴霧室１３の空気出口１３ｂに接続して冷却室２７を設けており、冷却室２７の内部には冷却器として冷却コイル２８を設け、冷却室２７の下方にドレンパン２９を形成している。水噴霧室１３の下流側には送風機（図示せず）が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室１３の流路に空気を導く。
【００２９】
上記した構成における作用を説明する。空気Ａは空気入口１３ａからガイドベーン１４を通して水噴霧室１３に流入する。空気流はガイドベーン１４に案内されて旋回し、旋回空気流となって水噴霧室１３を流れる。
【００３０】
この旋回空気流に向けて、貯水槽１８からの循環水を多頭噴霧水ノズル１６の噴霧口１６ｂから放射状に、０．４〜０．８ＭＰａの噴霧水圧で噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズル１６から多段に噴霧する。
【００３１】
噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに旋回空気流に乗って気液接触メディア１５に達し、気液接触メディア１５が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００３２】
気液接触メディア１５に達した噴霧水は、気液接触メディア１５に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽１８へ流入する。この貯水槽１８に滞留する循環水を、循環水供給系１９を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【００３３】
このように噴霧水を、多頭噴霧水ノズル１６から放射状で広範囲に、かつ高圧噴霧することで平均６０〜９０μｍの細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズル１６から旋回空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなる。
【００３４】
このため、水噴霧室１３に空気流を５〜６ｍ／ｓの高風速で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、従来の２〜３倍の高風速化と、水噴霧室１３の空気通過断面積を従来の１／２〜１／３とする小型化を実現できる。
【００３５】
噴霧水を微細化することにより、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が空気流重量の０．０８〜０．１６％でよく、従来の１／３〜１／６の少ない噴霧水量となることで、噴霧に要するモータ２２の消費動力は従来と同程度以下である。
【００３６】
多頭噴霧水ノズル１６は、水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って配置した連結管１７によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室１３の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【００３７】
気液接触メディア１５は、水噴霧室１３の下流のみに設置し、その気液接触面が空気流方向に対して傾斜する円錐形もしくはＶ字形の形状を有するので、水噴霧室１３の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室１３の空気出口１３ｂにのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室１３に旋回空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。気液接触メディア１５を通過した空気は、浄化して十分に加湿した清浄な空気として空気出口１３ｂから冷却室２７に導き、冷却コイル２８によって所定温度に冷却する。
【００３８】
上述した過程において、循環水は空気の加湿に伴って減少するので、この循環水の減少量を補うとともに、循環水中の有害ガス濃度を一定値以下に維持するために必要な必要補給水量の補給水を補給水供給管２６から供給する。
【００３９】
図８〜図１０は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図８〜図１０において、冷却室２７の上流側にはそれぞれ独立した複数の水噴霧室１３を設け、各水噴霧室１３にガイドベーン１４、気液接触メディア１５、多頭噴霧水ノズル１６を設けている。
【００４０】
図１１〜図１４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１１〜図１４において、多頭噴霧水ノズル１６は、矩形の水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン１４は、多頭噴霧水ノズル１６の各列に対応して複数箇所に配置し、図１４に示すように、隣接するガイドベーン１６を気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【００４１】
この構成により、水噴霧室１３の内部に複数の旋回空気流が生起し、隣接する旋回空気流が相互に逆方向に旋回することで、空気流の旋回が互いに阻害されることがなく、多頭噴霧水ノズル１６から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなり、水噴霧室１３に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【００４２】
図１５〜図１８は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１５〜図１８において、多頭噴霧水ノズル１６は、空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン１４は多頭噴霧水ノズル１６の各列に対応して複数箇所に配置しており、水噴霧室１３の内部には個々のガイドベーン１４に対応する通風路を形成する干渉防止メディア３１を多頭噴霧水ノズル１６の各列の間に配置している。この干渉防止メディア３１は、金網もしくはパンチングメタルで形成する。図１８に示すように、隣接するガイドベーン１６は気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【００４３】
この構成により、水噴霧室１３の内部に複数の旋回空気流が生起し、干渉防止メディア３１によって相互の干渉を防止する状態で、各旋回空気流が各通風路を流れることで、多頭噴霧水ノズル１６から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなる。しかも、干渉防止メディアに衝突した噴霧水が更に微細化するので、水噴霧室１３に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【００４４】
図１９〜図２０は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１９〜図２０において、最上流に配置する多頭噴霧水ノズル１６はノズルチップ１６ｃを空気流方向に沿った斜め上流方向、斜め下流方向、空気流方向に対向する方向に向けて設けている。また、図２１〜図２２に示すように、下流に配置する多頭噴霧水ノズル１６にもノズルチップ１６ｃを空気流方向に沿った斜め上流方向、斜め下流方向に向けて設けることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、噴霧水を多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水との接触効率が高くなるので、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。気液接触メディアを円錐形もしくはＶ字形の形状として気液接触面積を増加して噴霧水の捕捉率を高めることで、高風速化しても圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。ガイドベーンによって空気流を旋回させることにより、噴霧水と空気流との接触効率をさらに高めることができ、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができる。小型化によって設置場所の制約がなくなり、既設のダクトの途中に本装置を設置することで、既設の空気調和装置の機能向上を図れる。
【００４６】
多頭噴霧水ノズルは、水噴霧室内に空気流方向に沿って配置した連結管によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図２】同エアワッシャの縦断面図である。
【図３】同エアワッシャの正面図である。
【図４】同エアワッシャの要部横断面図である。
【図５】同エアワッシャの要部縦断面図である。
【図６】同エアワッシャにおける最上流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】同エアワッシャにおける中間および最下流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図９】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１０】同エアワッシャの正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図１２】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１３】同エアワッシャの正面図である。
【図１４】同エアワッシャにおける空気流の旋回方向を示す模式図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図１６】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１７】同エアワッシャの正面図である。
【図１８】同エアワッシャにおける空気流の旋回方向を示す模式図である。
【図１９】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの縦断面図である。
【図２０】同エアワッシャにおける最上流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの縦断面図である。
【図２２】同エアワッシャにおける中間および最下流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２３】従来のエアワッシャの構成を示す平断面図である。
【符号の説明】
１１ エアワッシャ
１２ 本体ケーシング
１３ 水噴霧室
１３ａ 空気入口
１３ｂ 空気出口
１４ ガイドベーン
１５ 気液接触メディア
１６ 多頭噴霧水ノズル
１６ａ、１６ｄ 接続口
１６ｂ 噴霧口
１６ｃ ノズルチップ
１７ 連結管
１７ａ 支持部材
１７ｂ リング体
１７ｃ ハブ
１７ｄ スポーク
１８ 貯水槽
１９ 循環水供給系
２０ 吸込管
２１ 循環ポンプ
２２ モータ
２３ 吐出管
２４ 接続管
２５ オバーフロー管
２６ 補給水供給管
２７ 冷却室
２８ 冷却コイル
２９ ドレンパン
３１ 干渉防止メディア
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体工場等における空気調和装置に係り、空気中の塵埃や有害ガスを除去するとともに、飽和効率の高い加湿を行なう外気処理用の高風速エアワッシャに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアワッシャとしては、例えば図２３に示すものがある。このエアワッシャ１１０は、矩形の流路断面を有する本体ケーシング１１１の内部に、所定長さの水噴霧室１１２を有している。水噴霧室１１２は、その一端に形成した空気入口１１２ａにおいてダクト（図示せず）に接続しており、このダクトから流入する空気Ａが水噴霧室１１２の流路を通って他端に形成した空気出口１１２ｂから流出する。
【０００３】
水噴霧室１１２には、空気入口１１２ａに位置して第１ワッシャメディア１１３を配置し、水噴霧室１１２の流路の途中に位置して第２ワッシャメディア１１４を配置し、空気出口１１２ｂに位置して第３ワッシャメディア１１５を配置しており、第１ワッシャメディア１１３と第２ワッシャメディア１１４の間を第１段エアワッシャ部１１２ｃとし、第２ワッシャメディア１１４と第３ワッシャメディア１１５の間を第２段エアワッシャ部１１２ｄとしている。各ワッシャメディア１１３、１１４、１１５は、空気流の流路断面とほぼ等しい形状を有し、ポリ塩化ビニルデン系繊維やステンレスの線材等からなり、たとえば２５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。
【０００４】
水噴霧室１１２の内部には、複数の第１段ノズル１１６を第１ワッシャメディア１１３より下流側の位置に配置するとともに、複数の第２段ノズル１１７を第２ワッシャメディア１１４より下流側の位置に配置している。第１段ノズル１１６は、空気流とは逆方向に向けて第１ワッシャメディア１１３に達する噴霧水を噴霧するものであり、第２段ノズル１１７は、空気流とは逆方向に向けて第２ワッシャメディア１１４に達しない噴霧水を噴霧するものである。
【０００５】
水噴霧室１１２の下流側には、水噴霧室１１２を通過した空気に含まれる水滴等を除去するエリミネータ１１８が配置してあり、水噴霧室１１２の空気出口１１２ｂには、水噴霧室１１２と同様の流路断面形状を有する所定長さの冷却室１１９が接続してある。冷却室１１９の内部には冷却器として冷却コイル１２０が設けてあり、水噴霧室１１２の下流側には送風機（図示せず）が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室１１２の流路に空気を導く。
【０００６】
水噴霧室１１２の内部に配置した複数の第１段ノズル１１６には、水噴霧室１１２の底部に配置した貯水槽（図示省略）に滞留する循環水を循環水供給系１２１によって供給する。第２段ノズル１１７には図示しない純水等の清浄水供給系を接続している。循環水供給系１２１は、貯水槽の下部に開口する吸込管１２２と、吸込管１２２に接続した循環ポンプ１２３と、循環ポンプ１２３を駆動するモータ１２４と、循環ポンプ１２４の吐出口に接続して水噴霧室１１２の上方にまで配置した吐出管１２５と、吐出管１２５から分岐して水噴霧室１１２に垂直方向に配設した複数の分岐管１２６とからなり、各分岐管１２６に第１段ノズル１１６を設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したエアワッシャ１１０においては、水噴霧室１１２における風速が２．０〜２．５ｍ／ｓであり、外形寸法の大きな形状を有するために、その形状に見合う大きな設置スペースが必要であり、設置場所が制限される。このため、水噴霧室における風速を高めることにより、必要な風量を確保しながら装置を小型化することが求められる。
【０００８】
しかし、水噴霧室１１２における風速を高風速化すると、水噴霧室１１２を通過する空気と噴霧水との接触時間が短くなってガス除去性能および飽和加湿効率が低下し、風速の高まりに伴って噴霧水がワッシャメディアを通過して下流側へ飛散するキャリアオーバーが増大し、空気流の圧力損失が上昇して送風に必要な動力が増加するなどの問題があった。
【０００９】
また、複数の第１段ノズル１１６および第２段ノズル１１７は複数の分岐管１２６を通して循環水供給系１２１や清浄水供給系（図示省略）に接続しており、その配管が複雑となる。また、配管は水噴霧室１１２の壁体を貫通して行うので、配管貫通部における水漏対策に手数と高い費用を要する問題があった。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、高風速化と小型化を図りながらも、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を具現でき、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができる高風速エアワッシャを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１に係る本発明の高風速エアワッシャは、断面形状が円形もしくは直方形（正方形もしくは長方形）の通風路をなし、一側の空気入口から他側の空気出口に向かって高風速の空気流が流れる水噴霧室と、水噴霧室内の空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置した多頭噴霧水ノズルと、各多頭噴霧水ノズルを相互に連結する連結管と、水噴霧室の空気出口に配置する気液接触メディアと、流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽に連通し、循環水を各多頭噴霧水ノズルに循環供給する循環水供給系とを備え、前記連結管で相互に直列に連結する各多頭噴霧水ノズルが前記連結管の軸線廻りに放射状に、かつ空気流方向の斜め上流方向に向けて組み付けた複数の小口径の噴霧口から空気流に向けて放射状に噴霧水を高圧噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に噴霧する構成としたものである。
【００１２】
上記した構成により、水噴霧室の空気入口から流入する空気流に対し、その流れに対向するように貯水槽からの水を多頭噴霧水ノズルの各小口径の噴霧口から放射状に高圧噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから噴霧水を空気流に向けて多段に噴霧する。
【００１３】
噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに空気流に乗って気液接触メディアに達し、気液接触メディアが塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。気液接触メディアに達した噴霧水は、気液接触メディアに付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽へ流入する。この貯水槽に滞留する循環水を、循環水供給系を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【００１４】
このように噴霧水は、多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径（平均６０〜９０μｍ）で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなるので、水噴霧室に空気流を高風速（５〜６ｍ／ｓ）で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化（従来の２〜３倍）と小型化（水噴霧室の空気通過断面積が従来の１／２〜１／３）を実現できる。
【００１５】
噴霧水を微細化することにより、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が従来の１／３〜１／６の少ない噴霧水量（空気流重量の０．０８〜０．１６％）となり、噴霧水圧（０．４〜０．８ＭＰａ）が低くなるので、噴霧に要する消費動力を低減できる。
【００１６】
しかも、微細な噴霧水を多段に噴霧して空気流と噴霧水の接触効率を高くしているので、気液接触メディアは、その設置数を少なくできる。また、気液接触メディアは、その気液接触面が空気流方向に対して傾斜する円錐形もしくはＶ字形の形状を有するので、水噴霧室の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室の空気出口にのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室に空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度以下に抑制することができる。
【００１７】
多頭噴霧水ノズルは、水噴霧室内に空気流方向に沿って配置した連結管によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【００１８】
請求項２に係る本発明の高風速エアワッシャは、各多頭噴霧水ノズルが複数の小口径の噴霧口を空気流方向に沿った斜め上流方向および斜め下流方向に向けて設けた構成としたものである。
【００１９】
請求項３に係る本発明の高風速エアワッシャは、気液接触メディアが、円錐形もしくはＶ字形をなし、空気流方向の上流側の頂部から水噴霧室の壁体に向けて傾斜面をなす構成としたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７に示すように、エアワッシャ１１は、円形（直方形でも良い）の流路断面を有する本体ケーシング１２の内部に、所定長さ（１．５〜１．８ｍ）の水噴霧室１３を有している。水噴霧室１３は、その一端に形成した空気入口１３ａにおいてダクト（図示せず）に接続しており、このダクトから流入する空気Ａが水噴霧室１３の流路を通って他端に形成した空気出口１３ｂから流出する。
【００２１】
水噴霧室１３には、空気入口１３ａに空気流を旋回させるガイドベーン１４を配置し、空気出口１３ｂに位置して気液接触メディア１５を配置しており、気液接触メディア１５は、空気流方向に対して傾斜面をなす円錐形もしくはＶ字形の形状をなし、ポリ塩化ビニルデン系繊維等の合成樹脂やステンレスの線材等の金属繊維からなり、たとえば５０ｍｍ程度の厚みを有するマット状のものである。
【００２２】
水噴霧室１３の内部には、空気流に向けて噴霧水を高圧噴霧する複数の多頭噴霧水ノズル１６が、水噴霧室１３の空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置してあり、各多頭噴霧水ノズル１６は水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って配置した連結管１７によって相互に直列に連結してある。
【００２３】
水噴霧室１３に配置する多頭噴霧水ノズル１６の内で、最上流位置に配置する先頭の多頭噴霧水ノズル１６は、図６に示すように、空気流方向の下流側部位に連結管１７に対する接続口１６ａを有し、小口径の噴霧口１６ｂを有する複数のノズルチップ１６ｃを連結管１７の軸線廻りに放射状に、かつ空気流方向の斜め上流方向および空気流に対向する上流方向に向けて設けている。
【００２４】
中間および最下流位置に配置する多頭噴霧水ノズル１６は、図７に示すように、空気流方向の下流側部位および上流側部位に連結管１７に対する接続口１６ａ、１６ｄを設けている。
【００２５】
図４および図５に示すように、連結管１７は先端側を保持する支持部材１７ａによって水噴霧室１３の流路の中心位置に配置しており、支持部材（円形枠）１７ａは水噴霧室１３の内壁面に摺接して空気流方向へ移動可能なリング体１７ｂと、連結管１７を回転自在に保持するハブ１７ｃと、リング体１７ｂとハブ１７ｃを連結するスポーク１７ｄとからなる。組み立て時には、多頭噴霧水ノズル１６を装着した連結管１７を支持部材１７ａに装着した状態で水噴霧室１３に挿入し、接続管２４に接続する。この構成によって、水噴霧室１３が狭い空間である場合にも容易に組み立て作業を行うことができる。
【００２６】
水噴霧室１３の下流には、流下する噴霧水を受け止める貯水槽１８が設けてあり、貯水槽１８に滞留する循環水を多頭噴霧水ノズル１６に循環供給する循環水供給系１９が水噴霧室１３の下部に連通して設けてある。
【００２７】
循環水供給系１９は、貯水槽１８の下部に開口する吸込管２０と、吸込管２０に接続した循環ポンプ２１と、循環ポンプ２１を駆動するモータ２２と、循環ポンプ２１の吐出口に接続して水噴霧室１３の上方にまで延びる吐出管２３と、吐出管２３から水噴霧室１２に垂直方向に配設した接続管２４とからなり、接続管２４を最下流位置の多頭噴霧水ノズル１６に接続している。
【００２８】
貯水槽１８には、オバーフロー管２５と、補給水として清浄水を供給する補給水供給管２６が連通している。水噴霧室１３の下流側には、水噴霧室１３の空気出口１３ｂに接続して冷却室２７を設けており、冷却室２７の内部には冷却器として冷却コイル２８を設け、冷却室２７の下方にドレンパン２９を形成している。水噴霧室１３の下流側には送風機（図示せず）が配置してあり、この送風機を作動することによって水噴霧室１３の流路に空気を導く。
【００２９】
上記した構成における作用を説明する。空気Ａは空気入口１３ａからガイドベーン１４を通して水噴霧室１３に流入する。空気流はガイドベーン１４に案内されて旋回し、旋回空気流となって水噴霧室１３を流れる。
【００３０】
この旋回空気流に向けて、貯水槽１８からの循環水を多頭噴霧水ノズル１６の噴霧口１６ｂから放射状に、０．４〜０．８ＭＰａの噴霧水圧で噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズル１６から多段に噴霧する。
【００３１】
噴霧水は空気中の塵埃や有害ガスに衝突し、衝突した空気中の塵埃や有害ガスが噴霧水とともに旋回空気流に乗って気液接触メディア１５に達し、気液接触メディア１５が塵埃や有害ガスを伴った噴霧水を捕捉する。
【００３２】
気液接触メディア１５に達した噴霧水は、気液接触メディア１５に付着した塵埃を洗い流して流下するとともに有害ガスを取り込んで貯水槽１８へ流入する。この貯水槽１８に滞留する循環水を、循環水供給系１９を通って再び多頭噴霧水ノズルから噴霧する。
【００３３】
このように噴霧水を、多頭噴霧水ノズル１６から放射状で広範囲に、かつ高圧噴霧することで平均６０〜９０μｍの細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズル１６から旋回空気流に向けて多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水の接触効率が高くなる。
【００３４】
このため、水噴霧室１３に空気流を５〜６ｍ／ｓの高風速で通風し、空気流量に対する噴霧水量の割合を低く設定しても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、従来の２〜３倍の高風速化と、水噴霧室１３の空気通過断面積を従来の１／２〜１／３とする小型化を実現できる。
【００３５】
噴霧水を微細化することにより、ガス除去性能と飽和加湿効率を満たす噴霧水量が空気流重量の０．０８〜０．１６％でよく、従来の１／３〜１／６の少ない噴霧水量となることで、噴霧に要するモータ２２の消費動力は従来と同程度以下である。
【００３６】
多頭噴霧水ノズル１６は、水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って配置した連結管１７によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室１３の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【００３７】
気液接触メディア１５は、水噴霧室１３の下流のみに設置し、その気液接触面が空気流方向に対して傾斜する円錐形もしくはＶ字形の形状を有するので、水噴霧室１３の空気流通過断面積に対して大きな気液接触面積を得ることができる。このため、気液接触メディアにおける噴霧水の捕捉率が高まるので、水噴霧室１３の空気出口１３ｂにのみに設置しても十分に噴霧水を捕捉することができ、水噴霧室１３に旋回空気流を高風速で通風しても、圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。気液接触メディア１５を通過した空気は、浄化して十分に加湿した清浄な空気として空気出口１３ｂから冷却室２７に導き、冷却コイル２８によって所定温度に冷却する。
【００３８】
上述した過程において、循環水は空気の加湿に伴って減少するので、この循環水の減少量を補うとともに、循環水中の有害ガス濃度を一定値以下に維持するために必要な必要補給水量の補給水を補給水供給管２６から供給する。
【００３９】
図８〜図１０は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図８〜図１０において、冷却室２７の上流側にはそれぞれ独立した複数の水噴霧室１３を設け、各水噴霧室１３にガイドベーン１４、気液接触メディア１５、多頭噴霧水ノズル１６を設けている。
【００４０】
図１１〜図１４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１１〜図１４において、多頭噴霧水ノズル１６は、矩形の水噴霧室１３の内部に空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン１４は、多頭噴霧水ノズル１６の各列に対応して複数箇所に配置し、図１４に示すように、隣接するガイドベーン１６を気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【００４１】
この構成により、水噴霧室１３の内部に複数の旋回空気流が生起し、隣接する旋回空気流が相互に逆方向に旋回することで、空気流の旋回が互いに阻害されることがなく、多頭噴霧水ノズル１６から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなり、水噴霧室１３に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【００４２】
図１５〜図１８は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１５〜図１８において、多頭噴霧水ノズル１６は、空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に、かつ平行な複数の列状に配置している。ガイドベーン１４は多頭噴霧水ノズル１６の各列に対応して複数箇所に配置しており、水噴霧室１３の内部には個々のガイドベーン１４に対応する通風路を形成する干渉防止メディア３１を多頭噴霧水ノズル１６の各列の間に配置している。この干渉防止メディア３１は、金網もしくはパンチングメタルで形成する。図１８に示すように、隣接するガイドベーン１６は気流旋回方向が相互に逆方向となるように形成している。
【００４３】
この構成により、水噴霧室１３の内部に複数の旋回空気流が生起し、干渉防止メディア３１によって相互の干渉を防止する状態で、各旋回空気流が各通風路を流れることで、多頭噴霧水ノズル１６から広範囲に噴霧する噴霧水と空気流との接触効率が高くなる。しかも、干渉防止メディアに衝突した噴霧水が更に微細化するので、水噴霧室１３に空気流を高風速で通風する状態においても、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。
【００４４】
図１９〜図２０は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省略する。図１９〜図２０において、最上流に配置する多頭噴霧水ノズル１６はノズルチップ１６ｃを空気流方向に沿った斜め上流方向、斜め下流方向、空気流方向に対向する方向に向けて設けている。また、図２１〜図２２に示すように、下流に配置する多頭噴霧水ノズル１６にもノズルチップ１６ｃを空気流方向に沿った斜め上流方向、斜め下流方向に向けて設けることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、噴霧水を多頭噴霧水ノズルから放射状で広範囲に、かつ細かな噴霧水粒径で噴霧し、各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に繰り返し噴霧することで、空気流と噴霧水との接触効率が高くなるので、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができ、高風速化と小型化を実現できる。気液接触メディアを円錐形もしくはＶ字形の形状として気液接触面積を増加して噴霧水の捕捉率を高めることで、高風速化しても圧力損失とキャリアオーバーを従来と同等程度に抑制することができる。ガイドベーンによって空気流を旋回させることにより、噴霧水と空気流との接触効率をさらに高めることができ、確実なガス除去性能と高い飽和加湿効率を得ることができる。小型化によって設置場所の制約がなくなり、既設のダクトの途中に本装置を設置することで、既設の空気調和装置の機能向上を図れる。
【００４６】
多頭噴霧水ノズルは、水噴霧室内に空気流方向に沿って配置した連結管によって相互に連結するので、配管が非常に簡単となり、配管のために水噴霧室の壁体を貫通する個所を最小限にすることができ、水漏れ対策を施す手間を大幅に省くことができ、製作コストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図２】同エアワッシャの縦断面図である。
【図３】同エアワッシャの正面図である。
【図４】同エアワッシャの要部横断面図である。
【図５】同エアワッシャの要部縦断面図である。
【図６】同エアワッシャにおける最上流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】同エアワッシャにおける中間および最下流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図９】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１０】同エアワッシャの正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図１２】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１３】同エアワッシャの正面図である。
【図１４】同エアワッシャにおける空気流の旋回方向を示す模式図である。
【図１５】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの平断面図である。
【図１６】同エアワッシャの縦断面図である。
【図１７】同エアワッシャの正面図である。
【図１８】同エアワッシャにおける空気流の旋回方向を示す模式図である。
【図１９】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの縦断面図である。
【図２０】同エアワッシャにおける最上流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態を示すエアワッシャの縦断面図である。
【図２２】同エアワッシャにおける中間および最下流の多頭噴霧水ノズルを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２３】従来のエアワッシャの構成を示す平断面図である。
【符号の説明】
１１ エアワッシャ
１２ 本体ケーシング
１３ 水噴霧室
１３ａ 空気入口
１３ｂ 空気出口
１４ ガイドベーン
１５ 気液接触メディア
１６ 多頭噴霧水ノズル
１６ａ、１６ｄ 接続口
１６ｂ 噴霧口
１６ｃ ノズルチップ
１７ 連結管
１７ａ 支持部材
１７ｂ リング体
１７ｃ ハブ
１７ｄ スポーク
１８ 貯水槽
１９ 循環水供給系
２０ 吸込管
２１ 循環ポンプ
２２ モータ
２３ 吐出管
２４ 接続管
２５ オバーフロー管
２６ 補給水供給管
２７ 冷却室
２８ 冷却コイル
２９ ドレンパン
３１ 干渉防止メディア
Claims (3)
- 断面形状が円形もしくは直方形の通風路をなし、一側の空気入口から他側の空気出口に向かって高風速の空気流が流れる水噴霧室と、水噴霧室内の空気流方向に沿って所定距離を隔てた複数箇所に列状に配置した多頭噴霧水ノズルと、各多頭噴霧水ノズルを相互に連結する連結管と、水噴霧室の空気出口に配置する気液接触メディアと、流下する噴霧水を受け止める貯水槽と、貯水槽に連通し、循環水を各多頭噴霧水ノズルに循環供給する循環水供給系とを備え、前記連結管で相互に直列に連結する各多頭噴霧水ノズルが前記連結管の軸線廻りに放射状に、かつ空気流方向の斜め上流方向に向けて組み付けた複数の小口径の噴霧口から空気流に向けて放射状に噴霧水を高圧噴霧し、かつ各位置の多頭噴霧水ノズルから多段に噴霧することを特徴とする高風速エアワッシャ。
- 各多頭噴霧水ノズルが複数の小口径の噴霧口を空気流方向に沿った斜め上流方向および斜め下流方向に向けて設けたことを特徴とする請求項１に記載の高風速エアワッシャ。
- 気液接触メディアは、円錐形もしくはＶ字形をなし、空気流方向の上流側の頂部から水噴霧室の壁体に向けて傾斜面をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の高風速エアワッシャ。
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