JP5999706B2

JP5999706B2 - 集塵装置

Info

Publication number: JP5999706B2
Application number: JP2013056005A
Authority: JP
Inventors: 良夫飯尾; 上田　聡; 聡上田
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: JP2014180609A

Description

本発明は、集塵装置に関し、特に、インジェクターパイプに設けられた噴射孔を介して吐出された圧縮空気を排気室側からフィルタ機構にパルス状に噴射して、フィルタ機構に捕集された塵埃を払い落とす噴射機構を備えた集塵装置に関するものである。

従来、区画壁により筐体の内部を給気室と排気室とに区画するとともに、区画壁に筐体内を給気室側から排気室側へ流動する濾過対象気体中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ機構を設けるようにした集塵装置が汎用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
そして、この集塵装置においては、圧縮空気供給手段、該圧縮空気供給手段からの圧縮空気を貯留するヘッダ管、開閉弁、インジェクターパイプ及び該インジェクターパイプに設けられた噴射孔を介して吐出された圧縮空気を排気室側からフィルタ機構にパルス状に噴射して、フィルタ機構に捕集された塵埃を払い落とす噴射機構を備えるようにしている。

特開平７−１６４１３号公報特開平９−８５０３１号公報特開２００７−１７５６２２号公報

ところで、上記従来の集塵装置においては、噴射機構のインジェクターパイプが、１本のインジェクターパイプに設けられた噴射孔が列状に並ぶ複数のフィルタ開口部の夫々に対向する状態となるように配設されている。
そして、フィルタ機構のフィルタ開口部がマトリックス状に並ぶ状態の場合には、マトリックス状に並ぶ状態のフィルタ開口部に対応して、排気室内に複数本のインジェクターパイプを並列して配設し、かつ、各インジェクターパイプにそれぞれ対応するように開閉弁を配設する、すなわち、１本のインジェクターパイプに１個の開閉弁を配設するようにされている。

このように、１本のインジェクターパイプに１個の開閉弁を配設する方式は、各インジェクターパイプに、列状に並ぶ１列のフィルタに捕集された塵埃を払い落とすために必要とされる圧縮空気を均一に供給するための構造として、損失の発生が少なく、極めて合理的な構造であるといえるが、例えば、列状に並ぶ１列のフィルタの数が少ない場合やフィルタの長さが短い場合には、開閉弁の性能（容量）が、列状に並ぶ１列のフィルタに捕集された塵埃を払い落とすために必要とされる圧縮空気量との関係で過剰能力となり、コスト高になるという問題があった。

なお、この問題に対処するため、列状に並ぶ１列のフィルタに捕集された塵埃を払い落とすために必要とされる圧縮空気量に適合した性能（容量）を有する開閉弁を用いることが考えられるが、性能（容量）の異なる開閉弁を用意する必要があり、この点で、コスト高になるという問題があった。

本発明は、上記従来の１本のインジェクターパイプに１個の開閉弁を配設する方式の集塵装置の有する問題点に鑑み、１個の開閉弁を２本のインジェクターパイプで共用することにより、開閉弁の性能（容量）を有効に利用し、１個の開閉弁で多数のフィルタをカバーできるようにした集塵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の集塵装置は、区画壁により内部が上下方向に給気室と排気室とに区画された筐体と、該区画壁に設けられて、筐体内を給気室側から排気室側へ流動する濾過対象気体中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ機構と、圧縮空気供給手段、該圧縮空気供給手段からの圧縮空気を貯留するヘッダ管、開閉弁、インジェクターパイプ及び該インジェクターパイプに設けられた噴射孔を介して吐出された圧縮空気を排気室側からフィルタ機構にパルス状に噴射して、フィルタ機構に捕集された塵埃を払い落とす噴射機構とを備え、フィルタ機構が、複数の筒状フィルタを備えて構成されて、それら複数の筒状フィルタが、夫々の基端のフィルタ開口部が排気室に臨む姿勢でマトリックス状に並ぶ状態で区画壁に垂下状態で取り付けられて支持され、噴射機構のインジェクターパイプが、１本のインジェクターパイプに設けられた噴射孔が列状に並ぶ複数のフィルタ開口部の夫々に対向する状態となるように、かつ、マトリックス状に並ぶ状態のフィルタ開口部に対応して、排気室内に複数本が並列して配設された集塵装置において、１個の開閉弁と、同一水平面内に位置するように並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプとを、開閉弁側から対称に分岐し、インジェクターパイプの軸線に対して５°〜１５°の傾斜角で接続される傾斜管部を備えた接続管によって接続してなることを特徴とする。

本発明の集塵装置によれば、１個の開閉弁と、並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプとを、開閉弁側から対称に分岐し、インジェクターパイプの軸線に対して５°〜１５°の傾斜角で接続される傾斜管部を備えた接続管によって接続するようにすることにより、接続管における損失抵抗が小さく、供給される圧縮空気の圧損を少なくすることができるとともに、２本のインジェクターパイプに圧縮空気を均一に供給することができ、これによって、１個の開閉弁を２本のインジェクターパイプで共用することが可能となり、開閉弁の性能（容量）を有効に利用して、１個の開閉弁で多数のフィルタをカバーして、フィルタに捕集された塵埃を確実に払い落とすことができる。
また、接続管は、傾斜管部がインジェクターパイプの軸線に対して５°〜１５°の傾斜角で接続されるようにすることにより、その長さを抑制し、集塵装置が大型化することを防止することができる。

本発明の集塵装置の一実施例を示す正面図である。同集塵装置の平面図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを２°と３°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを５°と６°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを１０°と１１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを１５°と１６°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを２０°と２１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを２°と３°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを５°と６°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを１０°と１１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを１５°と１６°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。接続管の傾斜管部の傾斜角θを２０°と２１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管及びインジェクターパイプ内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明の集塵装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の集塵装置の一実施例を示す。
この集塵装置は、区画壁４により内部が給気室２と排気室３とに区画された筐体１と、この区画壁４に設けられて、筐体１内を給気室２側から排気室３側へ流動する含塵空気Ｇ（濾過対象気体の一例）中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ機構Ｆと、エアーコンプレッサ６（圧縮空気供給手段の一例）、エアーコンプレッサ６からの圧縮空気Ｈを貯留するヘッダ管１３、ダイヤフラム弁１４（開閉弁の一例）、インジェクターパイプ１１及びインジェクターパイプ１１に設けられた噴射孔１２を介して吐出された圧縮空気Ｈを排気室３側からフィルタ機構Ｆにパルス状に噴射して、フィルタ機構Ｆに捕集された塵埃を払い落とす噴射機構Ｊとを備えて構成されている。

この場合において、フィルタ機構Ｆは、複数の筒状フィルタ５を備えて構成されて、それら複数の筒状フィルタ５が、夫々の基端のフィルタ開口部５ｗが排気室３に臨む姿勢でマトリックス状に並ぶ状態で区画壁４に支持されている。
すなわち、フィルタ機構Ｆは、図２に示すように、複数の筒状フィルタ５が直線の列状に並ぶフィルタ列Ｆｒを、そのフィルタ列Ｆｒにおける複数の筒状フィルタ５の並び方向に直交する方向に複数列備えて構成されている。

また、噴射機構Ｊは、インジェクターパイプ１１が、１本のインジェクターパイプ１１に設けられた噴射孔１２が列状に並ぶ複数のフィルタ開口部５ｗの夫々に対向する状態となるように、かつ、マトリックス状に並ぶ状態のフィルタ開口部５ｗに対応して、排気室３内に複数本が並列して配設されて構成されている。
そして、噴射機構Ｊに、エアーコンプレッサ６からの圧縮空気Ｈを貯留するヘッダ管１３と、ダイヤフラム弁１４とを備えることにより、ダイヤフラム弁１４の開弁状態への切り換えにより、ヘッダ管１３に貯留されている圧縮空気Ｈをインジェクターパイプ１１内に噴射するように構成されている。
なお、インジェクターパイプ１１は、基端側が開口端１１ｗとされ、先端側が閉塞端１１ｓとされている。
また、ヘッダ管１３には、ヘッダ管１３内の圧縮空気Ｈの圧力を検出する貯留圧力検出器１５が設けられている。

また、集塵装置には、筒状フィルタ５の内側と外側との圧力差を検出する圧力差検出部（図示せず）と、噴射機構Ｊの作動等の集塵装置の運転を制御する制御部２１等が備えられている。

ここで、集塵装置の各部について、さらに詳細に説明する。
筐体１は、区画壁４により内部が上下方向に区画され、下部に含塵空気Ｇが供給される給気室２、上部に区画壁４に設けられた筒状フィルタ５により浄化された浄化空気Ｃが通流する排気室３が形成されている。
筐体１は、給気室２における筒状フィルタ５が配置される箇所及び排気室３が形成される箇所における外形が上面視概略矩形に形成され、給気室２における筒状フィルタ５が配置される箇所の下側の外形が漏斗形状に形成されている。

そして、筐体１の漏斗形状に形成された上端箇所には、焼却炉や製鋼炉等（図示せず）からの含塵空気Ｇを給気室２内に導入する含塵空気導入路７が接続され、筐体１の矩形に形成された上部箇所には、筒状フィルタ５により浄化された浄化空気Ｃを排気室３から排出する浄化空気排出路８が接続されている。この浄化空気排出路８の下流側には吸引装置（図示せず）が設けられ、排気室３内の浄化空気Ｃを外部空間に吸引することができるように構成されている。
なお、筐体１の漏斗形状に形成された箇所の下端部には、排出口９が形成されるとともに、その排出口９にロータリーバルブ１０が設けられ、筒状フィルタ５の再生時（筒状フィルタ５に捕集された塵埃を払い落とし時）に生じた給気室２内の塵埃等を排出できるように構成されている。
したがって、焼却炉や製鋼炉等で発生した含塵空気Ｇは、吸引装置（図示せず）の吸引力により含塵空気導入路７を通して給気室２内に導入され、筒状フィルタ５を通過することにより塵埃が捕集されて浄化空気Ｃとなって、排気室３内から浄化空気排出路８を通して、集塵装置の下流側に接続された外部空間に排出される。

筒状フィルタ５は、有底のかご形状（例えば、複数の直線棒状体を、環状に形成された複数のリング状枠体に取り付けた有底筒状のかご形状）に形成された支持体（図示せず）の外側に、含塵空気Ｇを通流可能に構成された袋状（有底筒状）のバグ（図示せず）が被せられたバグフィルタとして構成されている。
バグは、含塵空気Ｇ中の塵埃を良好に捕集できる濾布により構成され、例えば、内側が布で当該布の外側に貼り付けた不織布により形成される基布、不織布、織布等により構成される。
また、濾布の素材は、合成繊維やガラス繊維等からなる。
バグの下部は袋状で、上部の開口部がフィルタ開口部５ｗとされ、バグの上端部が支持体と区画壁４との間に挟持されて固定されている。
なお、筒状フィルタ５は、無底筒状のバグ（図示せず）に、例えば、濾布以外の非通気性材料によって構成した底部を配設したもの等から構成することもできる。

そして、各筒状フィルタ５は、上端部にフィルタ開口部５ｗが形成された状態で、区画壁４に垂下状態で取り付けられる。
この実施形態では、１４個の筒状フィルタ５が直線状のフィルタ並び方向（図１及び図２の左右方向）に等間隔で列状に並べられて、フィルタ列Ｆｒが形成され、さらに、複数行、例えば、１４行のフィルタ列Ｆｒが、フィルタ並び方向に直交する方向（図１の紙面に直交する方向、図２の上下方向）に等間隔で並べられて、１９６個の筒状フィルタ５が設けられている。
なお、フィルタ列Ｆｒを構成する筒状フィルタ５の個数、フィルタ列Ｆｒの行数、バグの形状等については、塵埃の処理量等との関係で適宜変更することが可能である。

インジェクターパイプ１１は、開口端１１ｗ側の端部を筐体１の側壁から外部に突出させ、かつ、残りの部分を、１４個のフィルタ開口部５ｗの並び方向に沿わせた横向きの姿勢で、列状に並ぶ１４個のフィルタ開口部５ｗに対向させて排気室３内に位置させた状態で、１４行のフィルタ列Ｆｒの夫々に対して配設されている。
なお、噴射孔１２は、インジェクターパイプ１１に形成された円形の穿孔により構成されるとともに、各噴射孔１２の開口縁部には、バーリング加工により、リング状の立ち上がり部分がインジェクターパイプ１１の径方向外方に向けて突出するように備えられている。つまり、各インジェクターパイプ１１には、筒状フィルタ５のフィルタ開口部５ｗに一対一で対応するように、１４個の噴射孔１２が等間隔で設けられている。
なお、各噴射孔１２は、各筒状フィルタ５の軸心に沿う方向視において、各噴射孔１２の中心が各フィルタ開口部５ｗの略中心に位置するように、インジェクターパイプ１１に設けられている。
そして、噴射孔１２の開口縁部のリング状の立ち上がり部分により、噴射孔１２から噴射される圧縮空気Ｈの拡散が抑制されるので、各噴射孔１２から各筒状フィルタ５のフィルタ開口部５ｗに圧縮空気Ｈが噴射される際に、圧縮空気Ｈが外部に漏れるのが十分に抑制されるようになっている。

ところで、この集塵装置においては、１４本のインジェクターパイプ１１に対して、１個のヘッダ管１３が設けられ、並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプ１１毎に、１個のダイヤフラム弁１４が設けられている。

このため、１個のダイヤフラム弁１４と、並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプ１１とを、ダイヤフラム弁１４に接続される直管部１８ａと、この直管部１８ａから対称に分岐し、インジェクターパイプ１１の開口端１１ｗに、インジェクターパイプ１１の軸線Ａに対して５°〜１５°（好ましくは、８°〜１２°、より好ましくは、１０°程度）の傾斜角θで接続される傾斜管部１８ｂとを備えたＹ字状の接続管１８によって接続するようにしている。
ここで、ダイヤフラム弁１４、接続管１８及びインジェクターパイプ１１は、略同一水平面に位置するように配設することが好ましい。
なお、接続管１８は、直管部１８ａを省略することにより、傾斜管部１８ｂのみからなるＶ字状とすることもできる。

接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θを変化させてシミュレーションを行った結果を以下に説明する。
図３−１〜図３−５に、接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θを２°と３°、５°と６°、１０°と１１°、１５°と１６°、２０°と２１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管１８及びインジェクターパイプ１１内の圧縮空気の速度分布のシミュレーション結果を、また、図４−１〜図４−５に、接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θを２°と３°、５°と６°、１０°と１１°、１５°と１６°、２０°と２１°にバラツキを持たせて設定した場合の接続管１８及びインジェクターパイプ１１内の圧縮空気の圧力分布のシミュレーション結果を、それぞれ示す。
ここで、バラツキを持たせて設定した理由は、設置誤差等が及ぼす影響が分かるようにするためである。
接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θが５°〜１５°（１６°）の場合、２０°と２１°の場合と比較して、接続管１８における損失抵抗を小さくし、供給される圧縮空気Ｈの圧損を少なくすることができることが分かった。
また、接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θが５°〜１５°（１６°）の場合、２°と３°や２０°と２１°の場合と比較して、２本のインジェクターパイプ１１に圧縮空気Ｈを均一に供給することができることが分かった。
また、接続管１８の傾斜管部１８ｂの傾斜角θが５°〜１５°（１６°）の場合、２°と３°の場合と比較して、その長さを抑制し、集塵装置が大型化することを防止することができる。

ダイヤフラム弁１４の構造及び作用は周知であるので、図示及び詳細な説明を省略して簡単に説明する。
ダイヤフラム弁１４には、ダイヤフラムに背圧を印加する圧力室及びその圧力室を排気する排気路を開閉する電磁弁が備えられている。そして、電磁弁が閉状態では、圧力室には連通孔を通じて一次圧（ヘッダ管１３内の圧力）が導かれて、ダイヤフラムに圧力室の圧力がかかり、ダイヤフラムに付設された弁体が弁座に押し付けられて、ダイヤフラム弁１４が閉弁状態になる。一方、電磁弁が開状態では、圧力室の圧力が抜かれて低下して、ダイヤフラムが一次圧（ヘッダ管１３内の圧力）により押され、ダイヤフラムに付設された弁体が弁座から離れて、ダイヤフラム弁１４が開弁状態になる。つまり、電磁弁の開閉作動により、ダイヤフラム弁１４が開弁状態と閉弁状態とに切り換えられる。

そして、エアーコンプレッサ６とヘッダ管１３とが、圧縮空気供給路１６にて接続されて、エアーコンプレッサ６から吐出された圧縮空気Ｈがヘッダ管１３に供給されるようになっている。
圧縮空気供給路１６には、ヘッダ管１３への圧縮空気Ｈの供給を断続する圧縮空気断続弁１７が設けられている。
そして、制御部２１は、筒状フィルタ５の再生を行う必要がある所定の再生タイミングになると、圧縮空気断続弁１７を開弁し、貯留圧力検出器１５により検出されるヘッダ管１３内の圧縮空気Ｈの圧力が所定の目標貯留圧力になると、圧縮空気断続弁１７を閉弁するように構成されている。
つまり、エアーコンプレッサ６からの圧縮空気Ｈが目標貯留圧力でヘッダ管１３内に貯留される。

続いて、制御部２１は、貯留圧力検出器１５により検出されるヘッダ管１３内の圧力が所定の目標貯留圧力になるのに伴って、圧縮空気断続弁１７を閉弁すると、７個のダイヤフラム弁１４のうちの所定の１個のダイヤフラム弁１４を予め設定された設定再生時間の間、開弁するように構成されている。ちなみに、設定再生時間は、ヘッダ管１３内に貯留されている圧縮空気Ｈの略全量がインジェクターパイプ１１の噴射孔１２から噴射するのに要する時間よりも僅かに長い時間に設定されている。
つまり、ダイヤフラム弁１４が開弁されると、圧縮空気断続弁１７が閉弁されていることにより、ヘッダ管１３へのエアーコンプレッサ６からの圧縮空気Ｈの供給が断たれた状態で、ヘッダ管１３内に貯留されている高圧の圧縮空気Ｈが、２本のインジェクターパイプ１１を通してそのインジェクターパイプ１１に設けられた１４個の噴射孔１２からパルス状に噴射することになる。

そして、この集塵装置によれば、１個のダイヤフラム弁１４と、並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプ１１とを、ダイヤフラム弁１４側から対称に分岐し、インジェクターパイプ１１の軸線Ａに対して５°〜１５°の傾斜角で接続される傾斜管部１８ｂを備えた接続管１８によって接続するようにすることにより、接続管１８における損失抵抗が小さく、供給される圧縮空気Ｈの圧損を少なくすることができるとともに、２本のインジェクターパイプ１１に圧縮空気Ｈを均一に供給することができ、これによって、１個のダイヤフラム弁１４を２本のインジェクターパイプ１１で共用することが可能となり、ダイヤフラム弁１４の性能（容量）を有効に利用して、１個のダイヤフラム弁１４で多数（本実施例においては、１４本×２＝２８本）の筒状フィルタ５をカバーして、筒状フィルタ５に捕集された塵埃を確実に払い落とすことができる。
また、接続管１８は、傾斜管部１８ｂがインジェクターパイプ１１の軸線Ａに対して５°〜１５°の傾斜角θで接続されるようにすることにより、その長さを抑制し、集塵装置が大型化することを防止することができる。

以上、本発明の集塵装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の集塵装置は、１個の開閉弁を２本のインジェクターパイプで共用することにより、開閉弁の性能（容量）を有効に利用し、１個の開閉弁で多数のフィルタをカバーできるという特性を有していることから、各種の集塵装置の用途に好適に用いることができる。

１筐体
２給気室
３排気室
４区画壁
５筒状フィルタ（フィルタ）
５ｗフィルタ開口部
６エアーコンプレッサ（圧縮空気供給手段）
１１インジェクターパイプ
１１ｗインジェクターパイプの開口端
１１ｓインジェクターパイプの閉塞端
１２噴射孔
１３ヘッダ管
１４ダイヤフラム弁（開閉弁）
１８接続管
１８ａ直管部
１８ｂ傾斜管部
Ａインジェクターパイプの軸線
Ｃ浄化空気
Ｆフィルタ機構
Ｆｒフィルタ列
Ｇ含塵空気（濾過対象気体）
Ｈ圧縮空気
Ｊ噴射機構

Claims

区画壁により内部が上下方向に給気室と排気室とに区画された筐体と、該区画壁に設けられて、筐体内を給気室側から排気室側へ流動する濾過対象気体中に含まれる塵埃を捕集するフィルタ機構と、圧縮空気供給手段、該圧縮空気供給手段からの圧縮空気を貯留するヘッダ管、開閉弁、インジェクターパイプ及び該インジェクターパイプに設けられた噴射孔を介して吐出された圧縮空気を排気室側からフィルタ機構にパルス状に噴射して、フィルタ機構に捕集された塵埃を払い落とす噴射機構とを備え、フィルタ機構が、複数の筒状フィルタを備えて構成されて、それら複数の筒状フィルタが、夫々の基端のフィルタ開口部が排気室に臨む姿勢でマトリックス状に並ぶ状態で区画壁に垂下状態で取り付けられて支持され、噴射機構のインジェクターパイプが、１本のインジェクターパイプに設けられた噴射孔が列状に並ぶ複数のフィルタ開口部の夫々に対向する状態となるように、かつ、マトリックス状に並ぶ状態のフィルタ開口部に対応して、排気室内に複数本が並列して配設された集塵装置において、１個の開閉弁と、同一水平面内に位置するように並列して配設した隣接する２本のインジェクターパイプとを、開閉弁側から対称に分岐し、インジェクターパイプの軸線に対して５°〜１５°の傾斜角で接続される傾斜管部を備えた接続管によって接続してなることを特徴とする集塵装置。