JP4329657B2

JP4329657B2 - ガス清浄装置

Info

Publication number: JP4329657B2
Application number: JP2004267470A
Authority: JP
Inventors: 浩大関
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: JP2006081980A

Description

この発明は、工場環境を改善するための空気清浄機などとして使用可能なガス清浄装置に関するものである。

加工や鋳造の行われる工場では、各工程から発生する粉塵、オイルミスト、臭気、汚染ガスが環境衛生上問題になっている。従来、環境を改善する方法としては、一般のメッシュフィルタに類するもので工場空気を濾過する方法が行われている（例えば特許文献１）。フィルタは濾過性能と目詰まり対策を考慮して、粗、中、精の３段階で濾過を行い、環境状態や清浄度の要求値によっては４段階以上のフィルタあるいはフィルタ以外の濾過機構と併用して対応している。
また、メッシュ以外の方法としては電気集塵があり、集塵素子ならびに大気中の挨を帯電させ集塵する方法もある。
さらに、空気に噴霧水を接触させて空気を浄化したり（例えば特許文献２）、多孔質の連続気泡の発泡フィルタに水を流してそこに工場エアを流して浄化する方法も提案されている。
特開平８−１３１７４７号公報特開２００２−９５９２４号公報

しかし、従来の空気清浄装置のうち、メッシュ方式のものでは、工場環境が悪い程目詰まりが早く短期間での清掃あるいは交換が必要になる。目詰まりを解消するために遠心力や振動でフィルタから粉塵を払い落とす方法も知られているが、周囲に飛散した粉塵はそのまま排出されてしまうという問題があるため、フィルタ清掃時には機能を停止させる必要がある。また、メッシュフィルタは粒径の大きな粉塵は集塵可能であるが、臭いやガスのような微粒子を除去することはできない。この場合は、メッシュフィルタ以外に活性炭などの多孔質の消臭機能やガス吸着性に優れた吸着フィルタを追加する必要があり、構造が複雑で保守の手間が掛かる欠点がある。

次に、電気集塵のものでは、フィルタでは取れない粉塵も集塵できるが、臭いに関しては効果は低い。また、電極に異物が付着すると集塵機能が低下することから、電極は常時清浄な状態を維持する必要があり保守に手間が掛かる。また、電極には高電圧が発生しているので分解清掃時などの際には注意を要する。

さらに、空気に噴霧水を接触させるものでは、空気とミストとの接触効果が良好とはいえず、微細な粉塵の場合には水滴の間を抜けてしまうなどして除塵効果が良好ではない。また、発泡フィルタに水を流して集塵するものは、除塵効果が高いが、フィルタが連続気泡であるために、粉塵やガス粒子がフィルタ内部に入り込み通常の使用では排出できないために定期交換、清掃が必要となる。また、一定期間使用したフィルタはかなり汚れており、清掃に際しての作業者の負担が大きいという問題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、複雑な構造を必要とせず、フィルタの目詰まりなどを生じることなくガス中に含まれる粉塵などを効率よく除去してガスを清浄化できるガス清浄装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のガス清浄装置のうち、請求項１記載の発明は、ガス流路に、該流路におけるガス流と斜行し、かつ先端を下方に向けた繊維状体がガス流に対し複数列、複数段で配置されており、該繊維状体に向けて液滴を噴霧する液滴噴霧手段と、前記ガス流路に清浄するガスを導入して前記繊維状体間を通過させるガス流通手段とを備えることを特徴とする。

請求項２記載のガス清浄装置の発明は、請求項１記載の発明において、前記繊維状体は、繊維を束ねたブラシであることを特徴とする。

請求項３記載のガス清浄装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記液滴にオゾン水を添加する手段と前記繊維状体の上流側で前記ガス流にオゾンを添加する手段の一方または両方を備えることを特徴とする。

請求項４記載のガス清浄装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記繊維状体は、前記液滴の噴霧と清浄するガスの通過により振動するものであることを特徴とする。

本発明によれば、粉塵などを含むガスは、ガス流通手段によってガス流路に導入され、このガス流路に複数列、複数段で配置された繊維状体と接触しつつ繊維状体間を通過する。この際に、液滴噴霧手段から繊維状体に液滴を噴霧することで、該液滴が繊維状体の周囲環境に浮遊したり、繊維状体表面に付着したりする。この周囲環境や繊維状体間をガスが通過することで、ガスに含まれる粉塵などが、周囲環境に浮遊している液滴や繊維状体表面に付着している液滴によって捕捉され効果的に除去される。

なお、繊維状体は、ガス流と斜行するように配置され、かつ先端を下方に向けて配置されているので、ガス流と効果的に接触し、したがってガスに含まれる粉塵などの除去効果も高いものとなる。繊維状体に付着した液滴は、成長すると、下方を向いている繊維状体の姿勢に従って粉塵などとともに自重で移動し、その先端から下方に滴下する。液滴の成長は、繊維状体の上方から流れ落ちてくる液滴との合流や、引き続き行われる噴霧によって付着した液滴との合体などによって生じる。なお、繊維状体から滴下する液滴が下方の繊維状体に接触する場合には、下段に位置する繊維状体も同様に先端を下方に向けているため、その表面を液滴が円滑に流れ落ち、繊維状体間などに液滴が留まることがないようになっている。また、液滴が繊維状体に沿って流れ落ちる際には、繊維状体表面に粉塵が付着している場合、これを洗い流す効果があり、粉塵除去性能の低下を防止する。
繊維状体を通過したガスは、上記のようにして粉塵などが効果的に除去されており、ガスの清浄化が効果的になされている。

上記繊維状体は、細長形状のものであり、種々の材質により構成することができる。また、繊維を束ねてブラシで構成することにより高い密度で繊維状体を配置することができ、ガスとの接触効率を高くする。
また、上記ガスにオゾンを添加したり、液滴にオゾン水を含有させることで殺菌作用、消臭作用を得ることができる。

さらに、前記繊維状体が、液滴の噴霧とガスの通過により振動するものであれば、振動によりガスとの接触機会が増え、清浄効果が高まる。また、繊維状体の振動により繊維状体表面で一旦大きな液滴になったものが再度細かく破壊され、ガス接触による清浄作用が高まる。繊維状体の振動は、ガスの流速や液滴の噴霧量、噴霧速度、繊維状体の材質、径、長さなどに影響を受けるため、これらを勘案して繊維状体の材質などの選定などを行えばよい。

繊維状体に液滴を噴霧する液滴噴霧手段は、適宜のノズルなどによって繊維状体に液滴を噴霧するものであり、その構成は本発明としては特に限定されるものではなく、上記噴霧を行えるものであればよい。また、液滴噴霧手段は、繊維状体に向けて液滴を噴霧することは必須であるが、繊維状体に向けて噴霧する以外に、ガス流路を流れるガス流に向けて液滴を噴霧したり、繊維状体の周囲に噴霧するものであってもよい。液滴の量や大きさ、噴霧速度などは適宜選定することができ、本発明としては特に限定されるものではない。

またガス流通手段は、ガス流路にガスを導入して繊維状体間を通過できるものであればよく、例えば適宜の送風機、吸引機などにより構成することができる。また、既にガス流があるような環境では、該環境からガスを導入できるようにガス導入管を設けることなどでガス流通手段を構成するものであってもよい。
ガス流路は、筒状の清浄装置本体によって構成することができる。該本体内に繊維状体や液滴噴霧手段を配置する。また、ガスが移動する配管などを利用して、配管内をガス流路とするものであってもよい。この場合、配管はガス流通手段としての役割も果たしている。

なお、本発明では、通常はガスとして空気を想定し、液滴としては水滴を想定しているが、本発明としてはこれらに限定されるものではなく、空気以外のガスを対象にしたり、水滴以外の液滴を使用するものであってもよい。

以上説明したように、本発明のガス清浄装置によれば、ガス流路に、該流路におけるガス流と斜行し、かつ先端を下方に向けた繊維状体がガス流に対し複数列、複数段で配置されており、該繊維状体に向けて液滴を噴霧する液滴噴霧手段と、前記ガス流路に清浄するガスを導入して前記繊維状体間を通過させるガス流通手段とを備えるので、ガスに含まれる粉塵などが液滴の付着した繊維状体で効果的に除去されるとともに、粉塵を含む液滴が繊維状体中に留まることなく円滑に移動、滴下して繊維状体から排除される。したがって、繊維状体の詰まりを長期に亘り防止することができ、保守や交換の手間を軽減できる。また、除去した粉塵も繊維状体から落下する液滴とともに容易に回収することができる。
また、繊維状体を複数列、複数段配列することで、微細な粉塵やオイルミストの除去、脱臭、汚染ガスの除去なども可能になる。

（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１、２に基づいて説明する。
筒状の清浄装置本体１内に、ガス流路として空気流路２が形成されている。該清浄装置本体１は、その両端の空気取り入れ口１ａ（上流端）周辺と空気排出口１ｃ（下流端）周辺が、その内側（大径部１ｂ）に比して小径に形成されている。
上記大径部１ｂの上流側端部には、整流板３が配置されており、該大径部１ｂ内に流入する空気流を均一に広げて流す役目と、内部の液滴の飛沫が外部に漏れることを防いでいる。また、大径部１ｂの下流側端部には、エリミネータ４が設けられており、大径部１ｂで噴霧された液滴が空気の流れに乗って排出されないように液滴を分離している。

上記エリミネータ４の下流側であって、空気排出口１ｃの近傍の空気流路２内には、本発明のガス流通手段に相当するファン５が配置されている。該ファン５はモータによって駆動され、清浄装置本体１内の空気を空気排出口１ｃを通して清浄装置本体１外に強制排気するように設置されている。
また、空気取り入れ口１ａ内には、空気流に微量のオゾンを供給する多孔質のオゾン添加部６がオゾン添加手段として配置されている。

そして清浄装置本体１の大径部１ｂ内には、軸方向に間隔をおいて３つのブラシ群１０ａ、１０ｂ、１０ｃが配置されている。各ブラシ群１０ａ、１０ｂ、１０ｃは軸方向に配置位置を異にする以外は同一の構成からなる。その一つのブラシ群１０ａについて図２に基づいて説明する。
ブラシ群１０ａでは、通気用の比較的目の粗い網目が多数形成された通気メッシュ板１１、１２、１３が３段に配置されている。各通気メッシュ板１１〜１３は、下方側が空気流上流側に位置するように空気流に対し傾斜し、かつ各通気メッシュ板１１〜１３の上端位置が軸方向において略同位置にあるように配置されている。なお、各通気メッシュ板１１〜１３の間には、それぞれ軸方向に沿って仕切板１４…１４が配置されており、該仕切板１４によって空気流路２が、軸方向に沿った３段の流路に分割されている。

そして各通気メッシュ板１１〜１３の上流側の面には、水平幅方向に沿った長尺な繊維状体保持材１５が、通気メッシュ板の斜面方向に間隔を有して多段に設置されている。各繊維状体保持材１５…１５は、その下面側であって気体流の上流側に偏った位置に、複数の繊維状体１６…１６がブラシ状に束ねられて並列して植設されている。各繊維状体１６は、空気流の上流側に対し前向きで先端が斜め下方に向くように配置されており、その先端は、下段の繊維状体保持材１５の上端を僅かに超える位置にまで達している。すなわち、繊維状体１６はいわゆる蓑状に配置されている。
上記のように多数の繊維状体１６…１６を配置することで空気流路２の横断面の全面に亘って繊維状体を配置することができる。なお、各通気メッシュ板１１〜１３では、繊維状体保持材１５と多数の繊維状体１６とをユニット化しておくことにより、複数を容易に配置、設置することができる。この実施形態では、ブラシ群１０ａ〜１０ｃにおいて９つのユニットが配置されている。

また、各通気メッシュ板１１〜１３にある繊維状体１６…１６のやや前方には、繊維状体１６に向けて水滴を１２０度の噴霧角で噴霧する長尺な噴霧ノズル１７…１７が水平幅方向に沿って配置されている。該噴霧ノズル１７は、本発明の液滴噴霧手段に相当し、前記水滴が本発明の噴霧用の液滴に相当する。

また、清浄装置本体１の底部には、上記で噴霧された液滴が滴下して溜まる液溜部１８が設けられている。該液溜部１８は、排水管１９を通して外部の貯水タンク２０に接続されている。また、貯水タンク２０には送液管２１が接続されており、該送液管２１は、送液ポンプ２２を介して前記した各噴霧ノズル１７に接続されて、液が還流するように構成されている。

次に、上記した装置の動作について説明する。
空気排出口１ｃ付近に配置されたファン５のモータ５ａを動作させることで、空気取り入れ口１ａから粉塵などを含んだ空気が清浄装置本体１内に吸引、導入される。吸引された空気は空気流路２内を空気排出口１ｃに至るように移動する。なお、空気取り入れ口１ａに吸引された空気に対しては、必要に応じて、吸い込み空気の除菌と清浄装置本体１内部の除菌消臭を目的にオゾン添加部６から微量のオゾンを発生させて空気中にオゾンを添加してもよい。

清浄装置本体１内に吸引されて空気流路２を移動する空気流は、先ず、整流板３を通過することで空気流が均一に広げられて大径部１ｂ内へと導かれる。なお、清浄装置本体１は、中央部が大径部１ｂにされてその両端よりも断面積が大きくなっているので、空気流の流速を下げて各ブラシ群１０ａ〜１０ｃを通過する時間が長くなり、清浄効果が高くなる。

一方、大径部１ｂ内では、貯水タンク２０内に収容されている水を送液ポンプ２２によって送液管２１から噴霧ノズル１７へと送液する。なお、貯水タンク２０の水には、低濃度オゾンを添加して消臭作用が得られるようにしてもよい。
噴霧ノズル１７では、送液された水によって、ミスト状の水滴が水平幅方向全体に亘り、かつ軸方向に対し１２０度の角度範囲で噴霧される。この噴霧に対しては、例えば一つの前記ユニットで、５Ｌ／ｍｉｎ（装置全体では４５Ｌ／ｍｉｎ）の噴霧量とすることができる。
上記水滴の噴霧によって、繊維状体１６の表面に水滴が付着するとともに雰囲気全体にミストが充満した状態になる。また、繊維状体１６の表面では、自重によって水滴が流れ、繊維状体１６の先端から滴下している。

上記大径部１ｂに導入された空気流は、空気流路２において雰囲気中のミストに接触した後、ブラシ群１０ａにおいて、各繊維状体１６に接触しつつ繊維状体１６間を通過する。
粉塵などを含む空気流は、ミストに接触することで粉塵などがミストに捕捉されて除去される。次いで、ブラシ群１０ａにある繊維状体１６に接触した後、繊維状体１６間を通過し、さらに通気メッシュ板１１〜１３を通過する。
繊維状体１６を通過する際に、空気流に含まれる粉塵などが繊維状体１６表面の水滴に捕捉され、空気中から除去される。粉塵などを含んだ水滴は、他の水滴とともに自重によって繊維状体１６の傾斜に従って移動し、その先端から滴下し、さらに他の繊維状体の表面を流れて落下することを繰り返し、遂には、液溜部１８に至る。
また、繊維状体１６では、水滴の噴霧と空気流の通過に伴って振動が生じ、空気流との接触効率が高まるとともに繊維状体１６の表面に付着している水滴の移動、滴下を促進する。また、繊維状体１６の表面に付着している比較的大径の水滴を細かくして、微細化することで水滴の表面積が大きくなり、空気流からの粉塵の捕捉効果が高まる。

なお、各繊維状体１６は、例えば合成樹脂等の一般的な無機系の繊維が用いられており、通常のフィルタのようにメッシュ構造ではなく、下方が解放された構造であるので、集塵物などを保持する機能が低く、噴霧された水によって容易に下方に洗い流されるため、目詰まりがしにくく保守が長期間不要である。

液溜部１８に溜まった水は、排水管１９によって貯水タンク２０へと収容される。この際に、フィルタなどによって水に含まれる粉塵などを除去するようにしてもよい。また、液溜部１８に溜まった水の一部または全部は噴霧には再利用せずに、工場排水として処理して工業用水として再利用したり、排水処理するものであってもよい。

上記ブラシ群１０ａを通過した空気は、ブラシ群１０ｂ、１０ｃにおいても同様に空気中の粉塵、臭気、汚染ガスなどが除去され、ブラシ群を通過する度に次第に清浄化される。高度に清浄化された空気は、ブラシ群１０ａ〜１０ｃを通過した後、エリミネータ４を通過して水滴を除去した上で空気排出口１ｃから排出される。上記ブラシ群は、上流側の１０ａは繊維状体が太く粗密に束ねられ、下流側の１０ｃは細い繊維状体が密に植設されている。

（実施形態２）
次に、他の実施形態を図３に基づいて説明する。
この実施形態では、筒状の清浄装置本体３０が縦置きになるように構成されており、その中央部周壁が粗目の通気メッシュ板３１で構成されている。また、洗浄装置本体３０の内部には、六角筒状の粗めの通気メッシュ板３２が洗浄装置本体３０の軸心部分に縦にして設置されており、通気メッシュ板３２の下方は底板３３で封止されている。また通気メッシュ板３２の上端は、洗浄装置本体３０の２／３程の高さ位置にあり、その上端開口に漏斗形状の連結筒部３４の下端開口が隙間なく連結されている。該連結筒部３４の上端は、洗浄装置本体３０の上端にある空気排気口３０ｂの下方位置で洗浄装置本体３０の内周壁に隙間なく連結されている。

該連結筒部３４の内周側には、本発明のガス流通手段に相当するファン３５が配置されており、該ファン３５は、モータ３５ａが連結されて清浄装置本体３０内の空気を外部に排気するように動作する。ファン３５がモータ３５ａによって動作すると、外部の空気は、通気メッシュ板３１を通して通気メッシュ板３２に至り、さらに通気メッシュ板３２を通過して上昇し、連結筒部３４内を通って空気排気口３０ｂから外部に排気される。したがって、通気メッシュ板３１から通気メッシュ板３２に至る空間、通気メッシュ板３２内部から空気排気口３０ｂに至る空間が、空気流（本発明のガス流に相当）が生じる気体流路（本発明のガス流路に相当）となっている。また、洗浄装置本体３０の下部は、内部のミストが滴下した液を溜める液溜部３８になっている。

また、前記した通気メッシュ板３２の外周面には、外周側に向けて先端が下方前方に傾斜する繊維状体３６を放射状に多数並列して、かつ多段に配置して通気メッシュ板３２の外周面全面を覆っている。すなわち、繊維状体２６はいわゆる蓑状に配置されている。さらに、該繊維状体３６の外周側には、複数の噴射ノズル３７が該繊維状体３６に向けて配置されている。なお、噴射ノズル３７は、図示しない水供給源に接続されている。

次に、上記装置の動作について説明する。
ファン３５を動作させることで、粉塵などを含んだ外部の空気が通気メッシュ板３１を通して清浄装置本体３０内に吸引、導入される。

清浄装置本体１内に吸引された空気流は、通気メッシュ板３２に向かって移動する。
一方、噴霧ノズル３７では図示しない水供給源から水の供給を受けてミスト状の水滴を内側に向け、かつ径方向に対し１２０度の角度範囲で噴霧する。該水滴の噴霧によって、繊維状体３６の表面に水滴が付着するとともに雰囲気全体にミストが充満した状態になる。
空気流は、雰囲気中のミストに接触し、さらに各繊維状体３６に接触しつつ繊維状体３６間を通過する。粉塵などを含む空気流は、ミストによって粉塵の一部が除去され、次いで、繊維状体３６に接触し通過することで繊維状体３６に付着した水滴でさらに粉塵が除去される。粉塵などを空気中から捕捉した水滴は、繊維状体３６に沿って流れつつ円滑に滴下して液溜部３８に回収される。また、繊維状体３６でも、水滴の噴霧と空気流の通過に伴って振動が生じ、粉塵の除去効果が高まる。

上記繊維状体３６を通過した空気流は、さらに通気メッシュ板３２を抜けて通気メッシュ板３２内部で上昇し、空気排出口３０ａから清浄化された状態で排出される。
以上、本発明について上記実施形態１、２に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態で説明したものに限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更が可能である。上記実施例では本体を筒状体として説明したが、気体流量が大きい場合には、工場内、または外に１部屋を設け、利用される。

本発明の一実施形態の洗浄装置を示す概略正面図である。同じく一部拡大正面図と側面図である。本発明の他の実施形態の洗浄装置を示す概略正面図と、概略平面断面図である。

符号の説明

１清浄装置本体
２空気流路
５ファン
５ａモータ
１０ａブラシ群
１０ｂブラシ群
１０ｃブラシ群
１１通気メッシュ板
１２通気メッシュ板
１３通気メッシュ板
１６繊維状体
１７噴霧ノズル
１８液溜部
２０貯水タンク
２２送液ポンプ
３０清浄装置本体
３１通気メッシュ板
３２通気メッシュ板
３５ファン
３６繊維状体
３７噴射ノズル
３８液溜部

Claims

ガス流路に、該流路におけるガス流と斜行し、かつ先端を下方に向けた繊維状体がガス流に対し複数列、複数段で配置されており、該繊維状体に向けて液滴を噴霧する液滴噴霧手段と、前記ガス流路に清浄するガスを導入して前記繊維状体間を通過させるガス流通手段とを備えることを特徴とするガス清浄装置。
前記繊維状体は、繊維を束ねたブラシであることを特徴とする請求項１記載のガス清浄装置。
前記液滴にオゾン水を添加する手段と前記繊維状体の上流側で前記ガス流にオゾンを添加する手段の一方または両方を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のガス清浄装置。
前記繊維状体は、前記液滴の噴霧と清浄するガスの通過により振動するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス清浄装置。