JP6024925B2 - 集塵装置および集塵装置における火災検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、集塵装置および集塵装置における火災検出方法に関し、詳細には、集塵装置内部で火災が発生した際、その火災の検出を迅速かつ確実に行うことができる集塵装置および集塵装置における火災検出方法に関するものである。

乾燥した環境下で集塵が行われる乾式集塵装置では、火の粉等の高温物質を含んだダストが吸い込まれると、内部で火災が発生する可能性がある。このような火災を予防するため、集塵装置の前段に火の粉等を払い落とす装置を設ける、あるいは火の粉等を検出するセンサを設けて火の粉が検出された際には集塵装置を停止させるなどの措置が講じられている。

しかしながら、上記措置を講じても、集塵装置内での火災を完全に予防することは困難であるため、発生した火災を迅速かつ確実に検出することが求められている。

ここで、集塵装置内で発生した火災を検知する方法として、センサを使用する方法が一般的である。このようなセンサとして、集塵装置内の温度を検出する温度センサ、または煙センサが用いられている。

しかしながら、火災初期は、集塵装置の空気の温度上昇が小さいため、集塵装置内の温度を検出する温度センサでは、火災初期の温度上昇を検出することができない。この結果、集塵装置内の温度を検出する温度センサでは、集塵装置内の火災を早期に検出することができない、という問題点がある。

また、煙センサは、検出部に光電センサが配置されているが、光電センサは少しの汚れでも感度が低下してしまう。このため、煙センサを正常に作動させるためには、検出部を定期的に清掃する必要性がある。この結果、煙センサには、メンテナンスに手間がかかるという問題がある。

一方、温度センサと煙センサとを使用した集塵装置（特許文献１）も知られているが、両センサを搭載してもお互いの欠点を完全に補完することができず、有効な手段ではなかった。

特開２００４−２０２００５号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決し、内部で火災が発生した場合に、迅速かつ確実に火災を検知することができる集塵装置、および集塵装置における火災検出方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、
火の粉等の高温物質を含む可能性のある粉塵を含む含塵空気をブロアによって吸引しフィルタを通過させることで前記含塵空気から前記粉塵を分離する集塵装置であって、
前記吸引された含塵空気が導入される含塵空気室と、
前記フィルタを含む隔離手段によって前記含塵空気室から隔離され、前記フィルタによって濾過された清浄空気が導入される清浄空気室と、
前記清浄空気室側に配置された粉塵検出センサと、を備え、
前記ブロアが前記清浄空気室内に配置され、
前記粉塵検出センサが、前記ブロアに取付けられている、
ことを特徴とする集塵装置が提供される。

上記構成の集塵装置では、集塵装置が正常であれば、フィルタの下流側に位置する清浄空気室内には粉塵は存在していない。しかしながら、集塵装置内で火災が発生すると、火災によりフィルタが焼損する等して、フィルタの下流側にある清浄空気室内に粉塵が流れ込むことになる。
上記構成を有する本願発明では、空気清浄室側に配置された粉塵検出センサによって、粉塵が検出されたときには、この粉塵は、火災によりフィルタが焼損した結果、生じたものであると判断することにより、火災の発生を早期に検知することができる。この結果、延焼による被害を最小限に抑えることもできる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記粉塵検出センサが、摩擦電荷方式、光散乱方式、および光透過方式から選択された何れかの一の方式で粉塵を検出するセンサである。

このような構成によれば、使用するセンサが、粉塵による感度低下が少ないため、煙センサ方式のような頻繁なメンテナンスが不要となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記粉塵検出センサが、火災で焼損したフィルタの煤、またはフィルタが捕捉していた粉塵を検出するセンサである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記集塵装置が、前記粉塵検出センサによる検出を火災検出として表示する表示手段、または前記粉塵検出センサによる検出により作動する警報手段を、備えている。

本発明の他の態様によれば、
火の粉等の高温物質を含む可能性のある粉塵を含む含塵空気をブロアによって吸引しフィルタを通過させることで前記含塵空気から前記粉塵を分離する集塵装置における火災検出方法であって、
前記ブロアが清浄空気室内に配置され、前記フィルタを含む隔壁によって粉塵を含む含塵空気が導入される含塵空気室から隔離された清浄空気室に配置された前記ブロアに取付けられた粉塵検出センサによる粉塵検出を集塵装置内の火災検出とする、
火災検出方法が提供される。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記粉塵検出センサにより火災検出としたのち、集塵装置の運転を停止させ、かつＮ ₂ ガスまたはＣＯ ₂ ガスを装置内に吹き込む。

このような構成によれば、内部で火災が発生した場合に、迅速かつ確実に火災を検知することができる集塵装置、および集塵装置における火災検出方法が提供される。

本発明の第１実施態様の集塵装置の構成を示す模式的な図面である。 図１の集塵装置に使用される粉塵検出センサの一例を説明する図面である。 図１の集塵装置に使用される粉塵検出センサの他の例を説明する図面である。 図１の集塵装置に使用される粉塵検出センサの他の例を説明する図面である。 図１の集塵装置の応用例を示す模式的な図面である。 本発明の第２実施態様の集塵装置の構成を示す模式的な図面である。 本発明の第２実施態様の集塵装置におけるセンサ取付け位置を説明するためのブロア部分の模式的な平面図である。 本発明の実施例で使用した集塵装置の構成を示す模式的な図面である。 本発明の実施例の結果を示すグラフである。

以下に、図面に沿って、本発明の第１実施形態の集塵装置について説明する。
図１は実施形態の火災検出機能を備えた集塵装置１の模式的な図面である。
集塵装置１は、内部に、ブロア２およびフィルタ４が収容された筐体６を備えている。
筐体６の内部空間を２分割するセルプレート８を備えている。セルプレート８の周縁は、筐体６の内壁面と気密状態に接続されている。

セルプレート８の下方側の空間１０は、フィルタ４を収容するとともに、吸気口１２および吸気口１２に取付けられた吸気ダクト１４によって外部空間に連通している。
一方、セルプレート８の上方側の空間１６は、ブロア２を収容するとともに、排気口１８および排気口１８に取付けられた排気ダクト２０によって外部空間に連通している。

集塵装置１では、フィルタ４は、紙または布などの可燃性の材料により構成された筒状フィルタであり、上端が、セルプレート８に形成された開口に気密状態に接続されることによって、セルプレート８の下方側の空間１０内に垂下するように配置されている。集塵装置１では、セルプレート８の下方側の空間１０とセルプレート８の上方側の空間１６とが、フィルタ４とセルプレート８で構成される隔離手段によって、気密的に隔離されている。そして、筒状のフィルタ４は、外周面がセルプレート８の下方側の空間１０に面し、内周面側の空間がセルプレート８の上方側の空間１６に連通することになる。

集塵装置１では、ブロア２内のインペラ翼２’がモータ２２によって回転駆動されると、粉塵を含んだ外気である含塵空気が、矢印Ａで示されるように、吸気ダクト１４および吸気口１２を介してセルプレート８の下方側の空間１０に導入され、矢印Ｂで示されるように、フィルタ４を外周面側から内周面側に通過し、フィルタ４によって濾過される。
さらに、この濾過された清浄空気は、矢印Ｃで示されるように、フィルタ４の内部空間からブロア出口２ａを通り、セルプレート８の上方側の空間１６に導入され、最終的には、矢印Ｄで示されるように、排気口１８および排気ダクト２０を通って、集塵装置１外に排出される。

この結果、セルプレート８の下方側の空間１０が粉塵を含む含塵空気が導入される含塵空気室１０となり、セルプレート８の上方側の空間１６がフィルタ４で濾過された清浄吸気が導入される清浄空気室１６となる。

さらに、集塵装置１は、排気ダクト２０内に配置された粉塵検出センサ２４を備えている。
集塵装置１内で火災が発生した場合、粉塵検出センサ２４が、清浄空気室１６側に流入した、焼損したフィルタ４の煤、またはフィルタ４が捕捉していた粉塵を検出することができるセンサであり、摩擦電荷方式、光散乱方式、光透過方式等の方式のセンサである。

粉塵検出センサ２４の一例である摩擦電荷方式の粉塵検出センサ２６は、図２に示すように、排出ガス流に含まれる固体粒子が、検出用プローブ２６ａに接触または通過すると、電荷の移動が発生することを利用している。そして、この電荷量を電流信号に換算し、粉塵量に比例したＤＣ４〜２０ｍＡの計装信号を出力するものである。この方式のセンサは近年、非常に小型化され、メンテナンス性、コストパフォーマンスに優れたものである。

粉塵検出センサ２４の一例である光散乱方式の粉塵検出センサ２８は、図３に示すように、投光部２８ａからレーザ光線を射し、開口部２８ｂから進入したダストがレーザ光線を横切ると、レーザ光線が分散されることを利用している。
分散された光は、受光部２８ｃに導入され、分散光の強度が測定され、分散光の強度によってダスト濃度が測定される。

粉塵検出センサ２４の一例である光透過方式の粉塵検出センサ３０は、図４に示すように、投受光器３０ａから照射した光線を、反射器３０ｂで反射させ、更に、投受光器３０ａで受光する構成である。そして、この光線の経路にダストが進入すると、ダストにより光線が吸収・分散されて減衰することを利用している。
粉塵検出センサ３０は、反射光の減衰率とダスト濃度の相関からダスト濃度を検出するものである。なお、投受光器３０ａと反射器３０ｂの粉塵通過部との間に透明板を設置することで、センサ汚れによる感度低下を抑えることができる。

このような構成を備えた集塵装置１では、集塵装置１の作動中に火災が発生すると、初期段階で、フィルタ４、あるいは直ぐ上流および下流側が火炎により損傷する。その結果、集塵装置１の含塵空気室１０内のダスト、およびフィルタ４が初期の燃焼物となる。さらに燃焼が進むと、フィルタ４が焼損しフィルタ４に穴が開く。この結果、粉塵が存在していない清浄空気室１６に、フィルタ４に形成された穴から、フィルタ面に付着していた粉塵、焼損したフィルタ４の煤等が流入する。

清浄空気室１６内での空気流によって、排気ダクト２０に流れ込む空気中で粉塵や煤は、空気と撹拌混合され、空気中に略均一に分布している。したがって、排出ダクト２０内では、場所による粉塵濃度の偏在は少なく、確実に粉塵や煤が確認される。
このため、排気ダクト２０に粉塵検出センサ２４を設置することにより、確実に安定した火災の検出が可能となる。

このような粉塵検出センサによる方式では、フィルタ破損による微少の粉塵の漏れ、または焼損したフィルタ４の煤を検知することで温度センサのように検出までに多くの時間を要しない。また、粉塵接触により検出感度が鈍ることも少ない。

図５に示すように粉塵検出センサ２４により火災が検出されたときには、制御器３４を介して接続されたディスプレイ等の表示手段３６に火災発生を表示するとともに、ブザーやベル等の警報手段３８により警報を発するように構成してもよい。

また、粉塵検出センサ２４により火災が検出されたときには、集塵装置の運転を停止し、Ｎ ₂ ガスやＣＯ ₂ ガスなどのガスを集塵装置１内に投入し延焼を防止する構成が好ましい。

次に、本発明の第２実施態様の集塵装置４０について説明する。
図６は、本発明の第２実施態様の集塵装置４０の構成を示す図１と同様の図面である。
第２実施態様の集塵装置４０は、粉塵検出センサ４２の設定位置を除き、第１実施態様の集塵装置１と同一の構成を有している。したがって、以下、相違点についてのみ説明する。

図６に示されているように、集塵装置４０では、粉塵検出センサ４２が、ブロア出口２ａの直ぐ下流側に配置されている。

図７に示されているように、インペラ翼２’は上下方向に延びる回転軸を中心に矢印Ｂで示す方向に回転して、矢印Ａで示されるように吸気ダクト１４から外気を吸引し、回転するインペラ翼２’の接線方向に水平に延びるブロア出口２ａから矢印Ｃで示す方向に排気を行う。この結果、ブロア出口２ａでは、粉塵粒子が、遠心力によって、ブロア出口２ａの半径方向外方側に偏在する。
このため、粉塵検出センサ４２は、回転するインペラ翼２’の接線方向に水平に延びるブロア出口２ａの径方向外方側位置に取付けられる。この場合、粉塵検出センサ４２として、摩擦電荷方式センサが用いられる。

このような構成にしたがってブロア出口２ａの直ぐ下流側に粉塵検出センサ４２を設置することにより、確実に安定した火災の検出が可能となる。

次に、本発明の実施例として行った火災実験について説明する。
図８は、実験に使用した集塵装置５０の図１と同様の図面である。集塵装置５０は、基本的な構成は第２実施態様の集塵装置４０と同一であるが、ブロア出口２ａの直ぐ下流側に設けられた粉塵検出センサ４２に加え、温度センサ５２、５４が、ブロアの入口とブロア出口２ａとに取付けられている点で、集塵装置４０と相違している。

このような集塵装置５０を使用して火災実験を行った。
集塵装置５０の運転条件として、吸引風量３０ｍ³／ｍｉｎ、濾過面積３６ｍ³、濾過速度０．８３ｍ／ｍｉｎとし、この条件での運転中に、フィルタ４に着火して火災を発生させ、粉塵検出センサ４２、および温度センサ５２、５４からの出力をデータロガーで記録した。温度センサ５２でブロアの入口温度を測定し、温度センサ５４でブロアの出口温度を測定した。温度センサ５２、５４での温度検出結果を図９に示した。

図９に示すように、温度センサ５２、５４では、着火後、約１２〜１３秒が経過した時点で初めて温度上昇が検出されていることが確認できた。
これに対し、粉塵検出センサ４２では、着火後、約１秒で粉塵を検出し火災を検知することができ、その優位性は明らかであった。

なお本発明は上記した実施形態の集塵装置に限定されるものではなく、可燃性のフィルタを備えた集塵装置に広く適用することができるものである。

１：集塵装置
２：ブロア
４：フィルタ
６：筐体
８：セルプレート
１０：含塵空気室
１６：清浄空気室
１８：排気口
２０：排気ダクト
２４：粉塵検出センサ

Claims (6)

1. 火の粉等の高温物質を含む可能性のある粉塵を含む含塵空気をブロアによって吸引しフィルタを通過させることで前記含塵空気から前記粉塵を分離する集塵装置であって、
   前記吸引された含塵空気が導入される含塵空気室と、
   前記フィルタを含む隔離手段によって前記含塵空気室から隔離され、前記フィルタによって濾過された清浄空気が導入される清浄空気室と、
   前記清浄空気室側に配置された粉塵検出センサと、を備え、
   前記ブロアが前記清浄空気室内に配置され、
   前記粉塵検出センサが、前記ブロアに取付けられている、
   ことを特徴とする集塵装置。
2. 前記粉塵検出センサが、摩擦電荷方式、光散乱方式、および光透過方式から選択された何れかの一の方式で粉塵を検出するセンサである、
   請求項１に記載の集塵装置。
3. 前記粉塵検出センサが、火災で焼損したフィルタの煤、またはフィルタが捕捉していた粉塵を検出するセンサである、
   請求項１または２に記載の集塵装置。
4. 前記集塵装置が、前記粉塵検出センサによる検出を火災検出として表示する表示手段、または前記粉塵検出センサによる検出により作動する警報手段を、備えている、
   請求項１または２に記載の集塵装置。
5. 粉塵を含む含塵空気をブロアによって吸引しフィルタを通過させることで前記含塵空気から前記粉塵を分離する集塵装置における火災検出方法であって、
   前記ブロアが清浄空気室内に配置され、前記フィルタを含む隔壁によって粉塵を含む含塵空気が導入される含塵空気室から隔離された清浄空気室に配置された前記ブロアに取付けられた粉塵検出センサによる粉塵検出を集塵装置内の火災検出とする、
   火災検出方法。
6. 前記粉塵検出センサにより火災検出としたのち、集塵装置の運転を停止させ、かつＮ ₂ ガスまたはＣＯ ₂ ガスを装置内に吹き込む、
   請求項５に記載の火災検出方法。

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