JP4417157B2 - ガスと粒子の分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子含有ガスのガスと粒子を分離する分離装置に係り、特に連続運転に適した分離装置に関する。

従来から、排気ガスなどの人体に対する影響などを調べるため、排気ガスに含まれているガス成分と粒子成分を分離し、分離されたガス成分又は粒子成分について動物に対する曝露試験などが行なわれている。ガス成分と粒子成分を分離する装置としては、例えば、分離対象の粒子含有ガスをフィルタに通すことによって、粒子成分をそのフィルタに捕集させてガス成分のみを利用可能な状態で分離するものがある。

また、粒子成分を捕集する分離装置としては、例えば、図２に示すようにガス成分４０を吸着可能な物質４２を管４４の内周面に設けて、その管４４内に分離対象の粒子含有ガスを流動させることによって、ガス成分４０を吸着物質によって捕集させて、粒子成分４６を利用可能な状態で分離するものや、図３に示すように外管５０と多孔質な素材で構成された内管５２から構成され、内管５２内に分離対象の粒子含有ガスを流動させ、内管５２と外管５０の間にガス成分５４を吸収可能な吸収水５６を流動させることによって粒子成分５８を利用可能な状態で分離するものがある（非特許文献１）。

ぶんせき（月刊）（社団法人日本分析化学会発行）１９９８年１０月号第５８頁乃至第６３頁

しかしながら、従来のガスと粒子の分離装置は、ガス成分及び粒子成分のいずれかを捕集して、一方のみを利用可能な状態で分離するものであって、ガス及び粒子の両方を利用可能な状態で分離することはできない。例えば、ガス成分を吸着物質や吸収水で捕集した場合、その捕集されたガス成分を抽出する必要があり、その作業は、煩雑である。

また、従来の分離装置は、フィルタによって粒子成分を捕集したり、吸収物質や吸収水によってガス成分を捕集するものであるので、長期間それらフィルタや吸収物質などを使用しつづけると捕集能力が低下し、十分に分離することができなくなる。そのため、定期的にそれらフィルタや吸収物質などを交換しなければならず、長期間に及ぶ動物に対する曝露試験などに使用するのには適さないという問題があり、また、その交換する時期を知るのも困難である。さらに、これら吸着剤などは、捕集するガスの種類に依存して異なるため、複数のガス成分が混在しているような場合には、それら全てのガス成分を捕集するのが困難である。

そこで、本発明は、ガス成分と粒子成分を利用可能な状態で分離できるとともに、ガスの種類に関係なく使用でき、さらに長期間に及ぶ試験にも使用可能なガスと粒子の分離装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は、外管と、該外管の内側に設けられるとともに、前記外管に並行に延在し、多孔質な素材で構成された内管と、該内管の内周面に囲まれた内域に分離対象の粒子含有ガスを流動させるガス流動手段と、前記内管の外周面と前記外管の内周面によって囲まれた外域に、前記内域を流動するガスと同一方向でかつそのガスよりも速い流速で、空気を流動させる空気流動手段と、を備えたことを特徴とするガスと粒子の分離装置である。

以上のように、本発明に係るガスと粒子の分離装置は、多孔質な素材で構成する内管内の内域に分離対象の粒子含有ガスを流動させるとともに、内管と外管によって囲まれる外域に内域を流動する粒子含有ガスよりも流速が速い空気を流動させているので、内域を流動する粒子含有ガスのうち、ガス成分は、拡散係数が大きいため外域に流れ込むが、粒子成分は、拡散係数が小さいためその慣性によって外域に流れ込むことはなく、内域を流動し続ける。特に、外域を流れる空気の流速を粒子含有ガスよりも速くしているので、空気の粒子含有ガスに対する相対的な体積が大きくなり、ガス成分が外域に拡散する割合が増え、分離を効率的に行なうことができる。

このように本発明に係るガスと粒子の分離装置は、外域を流れる空気にガス成分を流れ込ませているので、粒子成分とガス成分の両方を利用可能な状態で分離することができ、また吸着剤や吸収水のように定期的に交換する必要はない。さらに、空気によってガス成分を捕集しているので、ガス成分の種類に関係なく使用することができる。またさらに、主として外管と内管から構成されており、構造が簡易であり、洗浄や組立などを容易に行なうことができる。

本発明に係るガスと粒子の分離装置は、前記内管の下流端に設けられ、前記内管を流動する流体をさらに流動させる第１流動手段をさらに備えていることが好ましく、また前記外管の下流端に設けられ、前記外管を流動する流体をさらに流動させる第２流動手段をさらに備えていることが好ましい。これら第１流動手段及び第２流動手段それぞれは、分離されたガス成分や粒子成分を利用する装置、例えば曝露試験装置などに接続しても良く、また分離されたガス成分や粒子成分をサンプルとして捕集する捕集装置に接続しても良い。さらに、一方をガス成分や粒子成分を利用する装置に接続し、他方を捕集装置に接続しても良い。

以上のように、本発明に係るガスと粒子の分離装置によれば、ガス成分と粒子成分を利用可能な状態で分離できるとともに、ガスの種類に関係なく使用でき、さらに長期間に及ぶ試験にも使用可能なガスと粒子の分離装置を提供することができる。

次に、本発明に係るガスと粒子の分離装置の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る分離装置の正面一部切欠き断面図である。本実施例に係る分離装置は、外管１０と、外管１０の内側に設けられた内管１２と、内管１２の内周面１２Ａに囲まれた内域１４に分離対象の粒子含有ガスを流動させるガス流動部１６と、内管１２の外周面１２Ｂと外管１０の内周面１０Ａによって囲まれた外域１８に空気を流動させる空気流動部２０と、内管１２の下流端に設けられ、内管１２を流動する流体をさらに流動させる第１流動管２２と、外管１０の下流端に設けられ、外管１０を流動する流体をさらに流動させる第２流動管２４と、を備えている。

外管１０は、例えばステンレスから構成された管である。内管１２は、外管１０と並行の延在し、例えば、内域１４と外域１８を連通する複数の孔１２Ｃを有する多孔質セラミックから構成されている。

ガス流動部１６は、ガスポンプ２６と、ガス供給管２８と、を備えている。ガス供給管２８の基端側には、例えば分離対象であるガス成分３０と粒子成分３２が含まれた粒子含有ガスを貯蔵するガスタンク（図示省略）が接続されており、ガスポンプ２６を稼動させることによって、その粒子含有ガスを内域１４内に送り込み流動させるように構成されている。空気流動部２０は、空気ポンプ３４と、空気供給管３６と、を備えており、空気ポンプ３４を稼動させることによって、空気を外域１８内に送り込み、内域１４を流動する粒子含有ガスと同一方向で、かつその粒子含有ガスよりも速い流速で流動させるよう構成されている。

ガス流動部１６によって内域１４内に送り込まれた粒子含有ガスは、内域の下流側（図１の下方）に向かって流動し、その際、粒子含有ガスのうち、ガス成分３０は、拡散作用によって内管１２の孔１２Ｃを通って外域１８に流れ込むが、粒子成分３２は、拡散係数が小さいためその慣性によって内域１４を流動し続ける。特に、外域１８を流動する空気の流速は、内域１２を流動する粒子含有ガスよりも速いので、外域１８の空気の粒子含有ガスに対する相対的な体積が大きくなり、ガス成分３０の拡散作用を向上させることができる。このため、内域１４の下流端においては、ガス成分３０がほとんどなく、粒子成分３２だけを第１流動管２２によってさらに流動することができる。一方、外域１８の下流端には、ガス成分３０が含まれており、第２流動管２４によってガス成分３０だけを流動することができる。

第１流動管２２は、例えば粒子成分３２について曝露試験を行なう動物試験装置に接続されており、この動物試験装置に分離された粒子成分３２を配送するよう構成されている。第２流動管２４は、例えばガス成分３０について曝露試験を行なう動物試験装置に接続されており、この動物試験装置に分離されたガス成分３０を配送するよう構成されている。なお、これら第１流動管２２及び第２流動管２４の両方又はいずれか一方を分離されたガス成分３０又は粒子成分３２をサンプルとして捕集しておく捕集装置に接続し、この捕集装置にガス成分３０又は粒子成分３２を配送するよう構成しても良い。

本発明に係るガスと粒子の分離装置の実施例の正面一部切欠き断面図である。 従来のガスと粒子の分離装置の正面断面図である。 従来のガスと粒子の分離装置の正面断面図である。

符号の説明

１０ 外管
１２ 内管
１４ 内域
１６ ガス流動部１６
１８ 外域
２０ 空気流動部

Claims (1)

1. 外管と、
   該外管の内側に設けられるとともに、前記外管に並行に延在し、多孔質な素材で構成された内管と、
   該内管の内周面に囲まれた内域に分離対象の粒子含有ガスを流動させるガス流動手段と、
   前記内管の外周面と前記外管の内周面によって囲まれた外域に、前記内域を流動するガスと同一方向でかつそのガスよりも速い流速で、空気を流動させる空気流動手段と、
   前記内管の下流端に設けられ、前記内域を流動する粒子成分をさらに流動させる第１流動手段と、
   前記外管の下流端に設けられ、前記外域を流動するガス成分をさらに流動させる第２流動手段と
   を備えたことを特徴とするガスと粒子の分離装置。
   
   

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