JP5638725B1

JP5638725B1 - 排気フィルタ

Info

Publication number: JP5638725B1
Application number: JP2014521771A
Authority: JP
Inventors: 繁中島
Original assignee: IMARI STEEL CENTER CO., LTD.
Current assignee: IMARI STEEL CENTER CO., LTD.
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JPWO2014132441A1; WO2014132441A1

Abstract

低圧の排気フィルタを備えた既設の排気経路に設置でき、目詰まりが無く、高回収率での粉塵回収が可能で、メンテナンス性の良好な排気フィルタを得ることができる。排気フィルタ１は、複数個近接配置した円筒容器状の粉塵回収セル１０と粉塵回収セル１０を支持した状態で排気を遮る仕切り板２０とを備える。個々の粉塵回収セル１０は、排気を円周方向に沿って案内する案内流路１３と、排気を粉塵回収セル１０の内部に流入させる流入口１１と、流入口１１から流入した排気から粉塵を遠心分離する遠心分離部１５と、粉塵が遠心分離された排気を導出して粉塵回収セル１０の外部に流出させる流出口１２を備え、仕切り板２０の上流側に流入口１１を設けると共に仕切り板２０の下流側に流出口１２を設けている。

Description

本発明は、排気中の粉塵を回収する排気フィルタに関するものである。

工場内などの室内空気の排気から粉塵を回収する排気フィルタは、繊維やスポンジなどのフィルタ材によって排気中の粉塵を吸着するものが一般的である。また、粉塵の捕集装置としては、円筒状の捕集容器内に粉塵を含む空気を送り込んで容器内で旋回気流を形成させ、遠心分離によって容器内に粉塵を捕集する装置が知られている（下記特許文献１参照）。

特開２００８−２３７９５１号公報

塗装室内の空気は、塗着しなかった塗料ミストの粉塵が室内に充満・堆積しないように、或いは気化した溶剤の室内濃度が過剰に高くならないように、室外に排気することがなされている。また、その他の工場内などにおいても、室内で発生する粉塵の悪影響を避けるために、換気を目的とした室内空気の排気が一般になされている。その際、排気中の粉塵をそのまま放出することは外部環境の悪化を招くことになるので、排気フィルタを介して粉塵を回収することがなされている。なお、ここでの室内とは、作業空間を含めた比較的広い空間から機器・装置内などの比較的狭い空間までを全て含んでいる。

繊維などのフィルタ材を用いた従来の排気フィルタは、塗料粉塵などのように粒子径が非常に小さい粉塵に対して高い回収率を得ようとすると、排気フィルタの繊維密度を高くせざるを得ない。しかしながら、繊維密度を高くすると目詰まりが生じ易くなるので、清掃や交換を行うメンテナンスの回数が頻繁になり、維持管理に大変な労力を要する。

これに対して、前述した遠心分離による粉塵の捕集装置は、目詰まりを起こすことなく、粉塵を回収することができる。しかしながら、回収容器内で遠心分離を行うには、高速の旋回気流を形成するために比較的高圧な送風機（ブロア）を用いることが必要になる。このため、低圧の排気ファンを備えた既設の排気経路に組み込むことができず、高圧な送風機を備えた粉塵の捕集装置を別途配備することになり、高額な設備投資が必要になるだけでなく、比較的広い装置の配備スペースが必要になるので、室内に所要の空間を確保できない場合がある。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、排気中の粉塵を回収する排気フィルタを提供するに際して、塗料粉塵のように粒子径が小さい粉塵に対しても高い回収率を得ることができ、目詰まりを生じることなく長期間の継続使用を可能にすること、良好なメンテナンス性を有し、維持管理の労力を削減できること、比較的低圧の排気ファンを備える既設の排気経路に組み込むことができ、その場合にも高い粉塵回収性能を発揮することができること、高額な設備投資や広い設置スペースが不要であること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による排気フィルタは、以下の構成を少なくとも具備するものである。

排気ファンを備えた排気経路に設けられ、排気中の粉塵を回収する排気フィルタであって、円筒軸に交差する平面方向に沿って複数個近接配置した円筒容器状であって内部に粉塵を回収する粉塵回収セルと、複数の前記粉塵回収セルを支持した状態で排気を遮る仕切り板とを備え、前記粉塵回収セルは、その円筒軸方向が排気経路に沿い且つ円筒状の外周側面が互いに近接するように配備され、前記粉塵回収セルのそれぞれが、前記外周側面の一部を内側に凹ませて形成し凹み量を円周方向に沿って徐々に大きく形成して排気を円周方向に沿って案内する案内流路と、前記案内流路の下流端に円周方向に向けて開口され、排気を前記粉塵回収セルの内部に流入させる流入口と、前記流入口から流入した排気から粉塵を遠心分離する遠心分離部と、粉塵が遠心分離された排気を導出して前記粉塵回収セルの外部に流出させる流出口を備え、前記仕切り板の上流側に前記流入口を設けると共に前記仕切り板の下流側に前記流出口を設けることを特徴とする排気フィルタ。

このような特徴を有する排気フィルタによると、粉塵回収セル内での遠心分離によって粉塵回収セル内に粉塵を回収することができると共に、粉塵回収セルから流出する排気の排気干渉によって仕切り板上に粉塵を回収することができる。これによって、塗料粉塵のように粒子径が小さい粉塵に対しても高い回収率で粉塵を回収することができ、目詰まりを生じることなく長期間の継続使用を行うことができる。また、粉塵回収セル内や仕切り板上に回収された粉塵は、簡易に除去することができるので、良好なメンテナンス性を有し、維持管理の労力を削減することができる。

また、円筒容器状の粉塵回収セルを小型化し円筒軸に交差する平面方向に沿って複数個近接配置して、各粉塵回収セルに、案内流路，流入口，遠心分離部，流出口を設けているので、低圧の排気ファンによる排気の流速を速めて複数の粉塵回収セルのそれぞれで粉塵を遠心分離することができる。これによって、低圧の排気ファンを備える既設の排気経路に組み込むことができ、高い粉塵回収性能を発揮することができる。また、既設の排気経路の排気フィルタ格納スペースに簡易に設置することができるので、高額な設備投資や広い設置スペースが不要であり、既設の排気設備を改修すること無く高性能の排気フィルタを設置することができる。

本発明の実施形態に係る排気フィルタの設置例を示した説明図である。本発明の実施形態に係る排気フィルタの全体構成を示した説明図である（図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は平面図）。本発明の実施形態における粉塵回収セルの構造を説明する説明図（外観斜視図）である。本発明の実施形態における粉塵回収セルの構造を説明する説明図（内部構造説明図）である。本発明の実施形態における粉塵回収セルの配置状態を示した説明図である。本発明の実施形態に係る排気フィルタの粉塵回収機能を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気フィルタの設置例を示した説明図であり、塗装室内の排気を行う排気経路を示している。この例では、塗装室Ｐの上部に排気フィルタ１が設置されている。排気フィルタ１には、防火シャッタＳを介して排気ダクトＤが接続され、排気ダクトＤの途中には排気ファンＦが接続されている。ここでは、排気ファンＦの上流側を屋内ダクトＤ_Iにしており、排気ファンＦの下流側を屋外ダクトＤ_Oにしている。本発明の実施形態に係る排気フィルタ１は、このように排気ファンＦを備えた排気経路に設けて、排気中の粉塵を回収するものである。本発明の実施形態に係る排気フィルタ１は、既設・新設の区別無く、前述したような排気ファンＦを備えた排気経路に設置することができるが、特に、既設の排気経路を改修すること無く利用できることが一つの利点である。

図２は、本発明の実施形態に係る排気フィルタの全体構成を示した説明図である（図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は平面図）。排気フィルタ１は、塗装室Ｐなどの室内空間に連通する設置枠２内に設けられ、複数の粉塵回収セル１０と仕切り板２０を備えている。粉塵回収セル１０は、円筒容器状であり、円筒軸方向が排気経路に沿うように配備されている。また、粉塵回収セル１０は、複数個が円筒軸に交差する平面方向に沿って近接配置されており、このように近接配置された状態で仕切り板２０によって支持されている。

個々の粉塵回収セル１０は、容器部１０Ａと蓋部１０Ｂを備えており、排気を粉塵回収セル１０内に流入する流入口１１が容器部１０Ａに設けられ、粉塵回収セル１０内に流入した排気を流出される流出口１２が蓋部１０Ｂに設けられる。仕切り板２０には、例えば、図示省略した支持穴が個々の粉塵回収セル１０の配列位置毎に形成されており、仕切り板２０の下側から支持穴に容器部１０Ａの上部を挿入し、仕切り板２０の上側から容器部１０Ａの上部に蓋部１０Ｂを装着することで、仕切り板２０に複数の粉塵回収セル１０が支持されている。

仕切り板２０は、設置枠２内で排気ファンＦによって形成される排気を遮る機能を有し、仕切り板２０の上流側に流入口１１が設けられ、仕切り板２０の下流側に流出口１２が設けられる。これによって、排気ファンＦによって形成される排気は、仕切り板２０の上流側で全て流入口１１に流入することになり、粉塵回収セル１０内を経由して流出口１２から流出することで仕切り板２０の下流側に至る。

塗装室Ｐ内などの室内から設置枠２内に流入する排気Ｖ１は、塗装粉塵などの粉塵を含むものであるが、粉塵回収セル１０内を経由することで、粉塵の一部が粉塵回収セル１０内に回収される。そして、流出口１２から流出する排気Ｖ２は、設置枠２内における仕切り板２０の下流側の空間（排気干渉空間）２Ｓ内で相互に干渉を受ける。これによって、排気Ｖ２内に残留する粉塵が仕切り板２０の上に落下・堆積することになり、更に粉塵が除去された排気Ｖ３が排気フィルタ１の下流側に向かう。

図３及び図４によって、本発明の実施形態における粉塵回収セルの構造を説明する。図３が粉塵回収セルの外観斜視図であり、図４が粉塵回収セルの内部構造説明図である（図４（ａ）が全体図、図４（ｂ）はＸ−Ｘ断面図）。

円筒容器状の粉塵回収セル１０のそれぞれは、その外周側面１０Ｓに案内流路１３と前述した流入口１１を備えている。案内流路１３は、外周側面１０Ｓに設けられ排気を円周方向に沿って案内する部位であり、図示の例では、外周側面１０Ｓの一部を内側に凹ませて形成しており、その凹み量を円周方向に沿って徐々に大きく形成している。流入口１１は、案内流路１３の下流端に円周方向に向けて開口している。このような案内流路１３と流入口１１を設けることで、粉塵回収セル１０内に流入する気流を粉塵回収セル１０の円周方向に向けることができ、粉塵回収セル１０内で遠心分離に必要な旋回気流を形成することができる。

図示の例では、案内流路１３と流入口１１は、粉塵回収セル１０の円筒軸方向に沿って多段に配置されている。このように案内流路１３と流入口１１を多段に設けることで、粉塵回収セル１０内に流入する排気の流量を大きくすることができる。この際、流量確保のために、単純に案内流路１３と流入口１１の幅を大きくしてしまうと、粉塵回収セル１０内に流入する気流の方向が円周方向に向かなくなると共に流速が遅くなってしまうので、遠心分離に必要となる旋回気流の方向と流速を得ることができなくなる。そこで、本発明の実施形態では、図示のように、案内流路１３と流入口１１を多段に配置し、隣接する案内流路を導風壁１４で仕切っている。このような導風壁１４を設けることで、粉塵回収セル１０内に流入する排気の流量増加を図りながら、遠心分離に必要な旋回気流の方向と流速を得ることができる。

また、このような案内流路１３と流入口１１の構成を採用することで、比較的低圧の排気ファンを用いて遠心分離に必要な旋回気流を形成することができる。前述した従来技術の粉塵捕集装置は、高圧なブロアとダクトによって容器内に気流を流入させて遠心分離に必要な旋回気流を得ているが、本発明の実施形態では、粉塵回収セル１０の外周側面１０Ｓに形成した案内流路１３の採用で流入抵抗を小さくすることができるので、低圧の排気ファンによっても個々の粉塵回収セル１０内に所望の流速の旋回気流を形成することができる。

粉塵回収セル１０は、その内部に、流入口１１から流入した排気から粉塵を遠心分離する遠心分離部１５と、粉塵が遠心分離された排気を上方に導出する導出管部１６と、導出管部１６によって導出される排気を粉塵回収セル１０の外部に流出させる流出口１２を備える。

遠心分離部１５は、容器部１０Ａの内周面から下方に向けて内径が徐々に小さくなる逆円錐状のテーパ面１５Ａを有しており、テーパ面１５Ａの下端に開口１５Ｂが形成されている。導出管部１６は粉塵回収セル１０の円筒中心軸に沿って上下に延設されており、その上端に流出口１２が形成されている。

遠心分離部１５では、粉塵回収セル１０内に流入した排気の旋回気流が逆円錐状のテーパ面１５Ａに沿って加速旋回しながら粉塵回収セル１０の中心に集められ、粉塵回収セル１０の円筒中心軸に沿って配置される導出管部１６内に引き込まれる。この際、遠心分離部１５で加速した旋回気流中の粉塵は遠心力でテーパ面１５Ａに沿って押し付けられながら開口部１５Ｂまで移動し容器部１０Ａの底部に落下して集められる。

図５は、粉塵回収セル１０の配置状態を示した説明図である。前述したように、複数個の粉塵回収セル１０はその円筒軸に交差する平面に沿って近接配置されている。この際、粉塵回収セル１０が円筒状であるため、図示のＸ方向又はＹ方向に沿った配列では外周側面１０Ｓの隙間を小さくすることができるが、Ｘ方向又はＹ方向に対して斜め方向の配列では外周側面１０Ｓの隙間は比較的大きくなる。本発明の実施形態においては、粉塵回収セル１０の案内流路１３と流入口１１は円周方向に沿って複数箇所（４箇所）設けており、流入口１１の位置を隣接する外周側面１０Ｓの隙間が大きくなる位置に配置している。流入口１１をこのような位置に配置することで、隣接する粉塵回収セル１０の近接間隔をより狭くして粉塵回収セル１０を高密度で配列した場合にも、流入口１１からの排気流入量を十分に確保することができる。また、本発明の実施形態においては、流入口１１を外周側面１０Ｓから内側に凹ませた位置に形成しているので、この構成によっても粉塵回収セル１０をより近接配置することが可能になる。

図６は、本発明の実施形態に係る排気フィルタの粉塵回収機能を示す説明図である。本発明の実施形態に係る排気フィルタ１における第１の粉塵回収箇所は、前述したように、粉塵回収セル１０の容器内である。塗装室Ｐなどの室内から排気フィルタ１に向かう排気Ｖ１は、比較的低圧の排気ファンＦの吸引によって形成されるので大きな流速は得られない。しかしながら、この排気Ｖ１は、近接配置された粉塵回収セル１０の外周側面１０Ｓ間の隙間を通ることで流速が速くなり、案内流路１３によって方向を変えて粉塵回収セル１０内に流入するので、比較的低圧の排気ファンＦによる吸引であっても粉塵回収セル１０内には遠心分離に必要な流速の旋回気流が形成される。この旋回気流によって遠心分離部１５で粉塵の遠心分離がなされ、排気Ｖ１中の粉塵の一部は粉塵回収セル１０の内部に回収される。

また、本発明の実施形態に係る排気フィルタ１における第２の粉塵回収箇所は、仕切り板２０の上である。粉塵回収セル１０の流出口１２から流出する排気Ｖ２は、粉塵回収セル１０内での旋回気流の影響を受けて渦巻き状態で仕切り板２０の上方に流出する。仕切り板２０の上方には、排気干渉空間２Ｓが設けられており、その空間では近接配置された粉塵回収セル１０の流出口１２から流出する渦巻き状の排気Ｖ２が互いにぶつかり合って乱流になり、排気Ｖ２の流速が急激に低下する。この際、排気Ｖ２中に残留する粉塵は、渦巻き状の排気Ｖ２が互いにぶつかり合うことで分散されるが、流速の低下に伴って、排気ダクトに近い上方に対して相対的に低圧になっている仕切り板２０上に落下して堆積する。

次に、本発明の実施形態に係る排気フィルタ１のメンテナンス性について説明する。排気フィルタ１は、仕切り板２０から粉塵回収セル１０を取り外すことなく吸引ホースで内部に回収された粉塵を回収し、仕切り板２０上に堆積した粉塵も同様に吸引回収することで、簡易にメンテナンスを行うことができ、短時間でのメンテナンス後に引き続き排気を継続させることができる。粉塵回収セル１０の外周側面１０Ｓには粉塵が付着することがあるが、粉塵回収セル１０を表面が滑らかな樹脂製成形体にすることで、ブラシなどを用いて簡易に除去することができる。この際、排気ファンを低速で運転しておけばブラシなどで除去された粉塵を粉塵回収セル１０内に回収することができる。

このような特徴を有する本発明の実施形態に係る排気フィルタ１は、粉塵回収セル１０内での遠心分離によって粉塵回収セル１０内に粉塵を回収することができると共に、粉塵回収セル１０から流出する排気の排気干渉によって仕切り板２０上に粉塵を回収することができるので、塗料粉塵のように粒子径が小さい粉塵に対しても高い回収率で粉塵を回収することができ、目詰まりを生じることなく長期間の継続使用を行うことができる。また、粉塵回収セル１０内や仕切り板２０上に回収された粉塵は、簡易に除去することができるので、良好なメンテナンス性を有し、維持管理の労力を削減することができる。

また、本発明の実施形態に係る排気フィルタ１は、低圧の排気ファンによる排気の流速を速めて複数の粉塵回収セル１０のそれぞれで粉塵を遠心分離することができるので、低圧の排気ファンを備える既設の排気経路に組み込むことができ、高い粉塵回収性能を発揮することができる。また、既設の排気経路の排気フィルタ格納スペースに簡易に設置することができるので、高額な設備投資や広い設置スペースが不要であり、既設の排気設備を改修すること無く高性能の排気フィルタを設置することができる。

更に、本発明の実施形態に係る排気フィルタ１は、電気を使わない防爆性のフィルタであるから、塗装室内の排気など可燃性の粉塵を含む排気において高い安全性を確保することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

Claims

排気ファンを備えた排気経路に設けられ、排気中の粉塵を回収する排気フィルタであって、
円筒軸に交差する平面方向に沿って複数個近接配置した円筒容器状であって内部に粉塵を回収する粉塵回収セルと、複数の前記粉塵回収セルを支持した状態で排気を遮る仕切り板とを備え、
前記粉塵回収セルは、その円筒軸方向が排気経路に沿い且つ円筒状の外周側面が互いに近接するように配備され、
前記粉塵回収セルのそれぞれが、
前記外周側面の一部を内側に凹ませて形成し凹み量を円周方向に沿って徐々に大きく形成して排気を円周方向に沿って案内する案内流路と、
前記案内流路の下流端に円周方向に向けて開口され、排気を前記粉塵回収セルの内部に流入させる流入口と、
前記流入口から流入した排気から粉塵を遠心分離する遠心分離部と、
粉塵が遠心分離された排気を導出して前記粉塵回収セルの外部に流出させる流出口を備え、
前記仕切り板の上流側に前記流入口を設けると共に前記仕切り板の下流側に前記流出口を設けることを特徴とする排気フィルタ。
前記案内流路と前記流入口は、前記粉塵回収セルの円筒軸方向に沿って多段に配置され、隣接する前記案内流路は導風壁で仕切られていることを特徴とする請求項１記載の排気フィルタ。
前記案内流路と前記流入口は円周方向に沿って複数設けられ、前記流入口は隣接する前記粉塵回収セルとの隙間が広い位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の排気フィルタ。
前記仕切り板の下流側には、前記流出口から流出される排気を互いに干渉させて残留する粉塵を前記仕切り板上に落下・堆積させる排気干渉空間が設けられることを特徴とする請求項１記載の排気フィルタ。