JPH0471565B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気流からエーロゾルを分離するための
改良された繊維床分離器に関し、さらに詳しく
は、エーロゾル含有ガスから捕集された液体の気
流への再移行が実質的に防止され、そのためガス
の対床速度やエーロゾルの負荷についての操作範
囲を現在の繊維床分離器よりも拡大し得るような
繊維床分離器に関するものである。また本発明は
繊維床分離器内部に不連続部を生成して繊維床か
らの液体の排出を改良することに関する。

（従来の技術） 繊維床分離器は、粒子サイズが３ミクロン以
下、特に１ミクロン以下の極めて微細なエーロゾ
ルを気体または蒸気（以下これらを総称してガス
という）から分離しなければならないような適用
分野において広汎な用途を見出してきており、捕
集効率が98〜99.9％までの繊維床が製造されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 繊維床分離器については、捕集された液体が繊
維床の下流表面から気流中へ再移行することが
屡々問題となる。処理ガス中のエーロゾルは通常
次微子から数ミクロンまでの粒子の混合物であつ
て、繊維床中で凝集する。凝集した液体は下方へ
向かつて流出することが期待されるが、気流が液
体を繊維床の下流表面へ運んで行き、そこで気流
の剪断作用により再移行が生ずる。

下流側のバツフル、網目状パツドおよびフイル
タが再移行したエーロゾルを除去するために使用
されてきたが、これらの装置では微子小粒子、す
なわちサイズが約３ミクロン未満の微粒子は効果
的に取除かれない。しかも、これら装置は通常、
ガス系統における圧力降下を増大させる。

ガスの床通過速度（すなわち、床速度）やエー
ロゾルの負荷を充分に低くして、再移行する粒子
の量を実際的なまたは許容可能な限度内に保持す
るような繊維床分離器を設計することによつて、
エーロゾルの再移行を全く回避しようとする試み
がなされてきた。このような解決方法によれば、
気流の方向に垂直な床表面積をより大きくせんが
ために繊維床分離器の大型化が必要となつたり、
あるいは許容し得るガス流速が制限されたりし
て、処理ガス単位容積当り設備費を増大させる結
果をもたらす。

再移行問題に対するさらに最近の解決法は米国
特許第4086070号明細書に示されているような二
成分系の繊維床分離器を使用することであつた。
二成分系の繊維床は密接した２つの繊維床で作ら
れ、一方の繊維床は比較的太い繊維で形成され、
他方比較的細い繊維で形成される。典型的な場合
は、より太い繊維を有する床はより細い繊維を有
する床の上流側に配置された。この典型的配置
は、米国特許第4086070号においては逆転され、
少なくとも約５ミクロンの平均繊維径を有する繊
維をランダムに分散した第一の床が、好ましくは
15から約200ミクロンの繊維径の繊維をランダム
に分散した第二の床の上流側に配置された。上流
側の繊維床内で凝集したエーロゾルは繊維床間の
表面に向かつて流れ、第二の繊維床内で下方に排
出された。この繊維床は従前使用されていたもの
より優れてはいるものの、高速においては気流は
依然として若干の液体を下流表面へと運び、そこ
で液体のガスへの再移行が起こり得る。

さらに、エーロゾルの再移行を防止する別の努
力が米国特許第4249918号明細書に示されている。
それによれば、繊維床は、繊維の大部分が概ね垂
直方向に配列された繊維ロービングで作られた。
そのロービングは、繊維の大部分が概ね垂直方向
に延びた繊維からなる複数枚の薄い連続シートを
積層することによつて形成されたものである。こ
の繊維床は、凝集した液体が下方へ流れるための
流路を提供したが、しかし液は依然として気流に
よつて下流表面に運ばれた。

本発明の目的は、通例ならば再移行をもたらす
ような床速度で、なんら実質的な程度の再移行を
伴うことなくエーロゾル含有ガスを処理するため
の繊維床分離器および処理方法を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、凝集したエーロゾルの大
部分が、下流表面に到達してそこで再移行を起こ
す以前に、繊維床分離器から下方へ排出されるよ
うな繊維床分離器を提供することである。

本発明ほさらに他の目的は、液の排出を大幅に
改善し、かつかかる液が繊維床を通つて下流表面
まで通り抜けることを防止するために、内部に不
連続部を生成せしめた繊維床分離器を提供するに
ある。

（問題点を解決するための手段） これらの目的およびその他の目的は、メートル
当り約0.1グラムから約50グラムの重量と約５ミ
クロンから約15ミクロンの繊維径とを有するステ
ーフルフアイバからなる大部分が平行な多数のス
ライバによつて形成された繊維床を含んでなる繊
維床分離器およびその使用法によつて達成され
る。大部分が平行な多数のスライバは、繊維床内
に配置されて層を形成し、また不連続部は繊維床
内部の適宜所定の場所において層間に生成する。

繊維床分離器の繊維床内に生成した不連続部は
凝集した液体の排出用通路を提供し、またかかる
液体が繊維床を通つて下流表面へ通り抜けること
を実質的に防止することを確かめた。再移行は繊
維床の下流表面で生ずるので、液体が下流表面に
到達することを防止することによつて再移行は効
果的に減少する。不連続部を生成させる好ましい
方法は、本発明で使用する繊維床を形成するのに
用いられたスライバの層間にランダムに配向した
ステーブルフアイバのマツトを内在させることで
あるが、他の方法も後述するように使用すること
ができる。この結果、凝集したエーロゾル排出用
の垂直通路が作り出され、凝集したエーロゾルの
繊維床の下流表面方向への通過が防止される。作
り出された通路は、繊維床分離器の最大部分を形
成する個々のスライバよりも毛管現象の高さが低
いと考えられる。スライバの層内に含まれた繊維
は毛細管として作用し、捕集されたエーロゾルの
下方への排出を遅らせる。効率的排液のための垂
直通路を設けるのに使われる不連続部は、毛管作
用がより小さく、そのために排液は改良されて液
は繊維床から除去される。

次に本発明を図面につき説明する。

添付図面の第１図に、本発明の繊維床分離器の
彎曲截片１０を示す。彎曲截片１０は第２図に示
す円筒状繊維床分離器５から切除したものであ
る。繊維床は従来のロービングよりも遥かに小さ
い直径を有し、大部分が平行な多数のスライバ１
２から形成される。従来は、液体の流路は円形の
ロービングの隣接したストランドの間に形成され
た。概ね円形に形成されたスライバ１２を使用す
れば形成される流路をすべて排除することはでき
ないが、従来使用されていたロービングと比較し
て遥かに小さい直径のスライバは、流路を多数の
小さい流路に分割し、繊維床５内のどの場所にも
存在する繊維を含まない容積を減少して、より均
一な繊維充填密度を与える。このことは、繊維床
分離器が使用に供される際にエーロゾルを捕集し
て凝集させるのは繊維である故に重要である。ス
ライバはステープルフアイバで作られその重量
は、ガラス繊維が使用される場合には１メートル
長さ当り約0.1グラムから約50グラムである。従
来のロービングは、一般にメートル当り約100グ
ラムの重量であつて、本発明で使用せんとしてい
るスライバの直径よりも可成り大きい直径を有す
るものであつた。

スライバは、例えば、ナイロンやポリエステル
のような重合体、ステンレススチールやチタンの
ような金属セラミツク材料およびガラスといつた
種々の素材のステープルフアイバで作られていて
よい。唯一の要件は、繊維が余りに固過ぎたり脆
過ぎてスライバを作れぬようにならないことであ
る。スライバは自己支持性でなくてはならず、そ
の形状を保持しなければならず、また、必要に応
じて環状繊維床の形に巻成できるように充分可撓
性でなければならない。繊維を作るのにガラスが
使用される場合には、繊維の平均直径は約５ミク
ロンから約３ミクロン、好ましくは平均直径約５
ミクロンから約15ミクロンの範囲であるべきであ
る。好ましい平均直径のガラス繊維では、そのス
ライバの重量は１メートル長さ当り約0.1グラム
から約50グラムである。スライバは一緒に巻成し
得るステープルフアバすなわち長い毛状繊維から
作られる。各スライバはその製造時に個々に撚ら
れ、したがつてスライバ中の繊維は配向されてい
ない。

第２図は円筒状繊維床分離器５を示す。通常は
円筒状床分離器５は軸を垂直として取付けられ
る。エーロゾル含有気流は通常、繊維床分離器の
中空内部に入り、繊維床を通つて放射状に外方へ
通過する。繊維床分離器５の彎曲截片１０を切除
して第１図に示す。第１図および第２図の双方に
おいて、矢印は繊維床分離器を通過する気流の放
射状の流れを示す。

繊維床５の截片１０はスライバ１２の複数の層
を有するものとして図示してある。単一の層内の
スライバ１２は大部分が平行になつているが、半
径方向に隣接している層にあるスライバが平行で
ある必要もなければそれが格別望ましいこともな
い。大部分が平行であるとの意味は、スライバの
特に単一の層の中でスライバ１２の大多数が互い
に平行であるということである。繊維床分離器の
製造時に、スライバ１２の幾本かは隣接するスラ
イバと交叉する場合があることが知見されてい
る。中心部の芯体上にスライバを巻回して円筒形
状の繊維床分離器５を形成することは容易である
から、大部分が平行なスライバは繊維床分離器５
の流さに沿つた螺旋経路を辿ることとなる。平面
状繊維床分離器を形成することも同様に容易であ
り、その場合はスライバは或る平面上にあること
となる。隣接する層のスライバが大部分互いに平
行となるようにスライバ１２の隣接する層を形成
させることは本発明で意図する範囲内に入る。し
かしながら、スライバ１２の隣接する層が平行で
ないこと、すなわち、隣接する層のスライバが互
いに交叉するようにスライバを相互に或る角度斜
交させることが好ましい。

繊維床分離器の繊維床内部に不連続部を作るこ
とによつて凝集した液体の排出通路が与えられ、
そのような液体が繊維床を下流表面まで通過する
ことを実質的に防止することが判明した。不連続
部を生成する好ましい方法は本発明で使用する繊
維床を形成するのに用いられたスライバ１２の層
間の所定位置に、ランダムに配向したステープル
フアイバのマツト１６を内在させることである。
気流中に存在するエーロゾルを除去するのに必要
な厚さの繊維床分離器５を形成するために充分な
数のスライバ１２の層を設ける典型的な場合はス
ライバの床は約0.1センチメートルから約1.5セン
チメートルの厚さを有する。このスライバ１２の
床の中にランダムに配向したステープルフアイバ
からなる一枚またはそれ以上のマツト１６を配置
して繊維床内に１つまたはそれ以上の不連続部を
形成する。

各スライバ１２は、一緒に撚られた多数のステ
ープルフアイバから形成される。このスライバは
流れる気流からエーロゾルを捕集する時に、毛細
管として作用する。毛細管としてのスライバは、
捕集され凝集したエーロゾルの繊維床要素５から
の排出を遅らせる。繊維床内に不連続部を生成さ
せることによつて、スライバの毛管作用は妨害さ
れるかまたは中断される。このようにして、ラン
ダムに配向したステープルフアイバのマツト１６
は吸上げ作用すなわち毛管作用を持たず、捕集さ
れた液体はマツト１６を通つて繊維床分離器５か
ら自由に排出される。マツト１６は、スライバ１
２の層の間に不連続部を作り出すのに充分であれ
ば任意の厚さであつてよい。不連続部が約0.1ミ
リメトールおよび約0.4ミリメートルの厚さのバ
ツテリーマツトを用いて、また、約1.5センチメ
ートルの厚さの繊維マツトを用いて作られた。こ
れらの実施例はマツト１６の厚さ範囲を示すもの
であるが、マツトはこれらの厚さまたはその範囲
内の如何なる厚さにも限定されるものではない。
ジー・アンド・シー・メリアム・カンパニーの
1975年著作権、ウエブスタース・ニユー・カレジ
イト・デイクシヨナリ（Webster's New
Collegiate Dictionary.copyright 1975 by Ｇ＆
Ｃ Merriam Company）の326頁は不連続部
（discontinuity）がギヤツプ（gap）と定義され
ている。スライバ１２の層内に不連続部を作る好
ましい方法は、ランダムに配向したステープルフ
アイバのマツト１６をスライバ１２の層間に内在
させることであるが、不連続部すなわちギヤツプ
を他の同様な適宜な方法で作り出すこともでき
る。不連続部は、より太い繊維の層をスライバ１
２の層間に介在させることによつて作り出すこと
ができる。また、より弛緩した繊維の層が形成さ
れるように巻成時の張力を解放するか、あるいは
スライバ１２内に繊維の太さや密度の異なつた繊
維ストランドを入れることによつて不連続部を作
り、残留液体の停滞の減少すなわち毛管作用の減
少を生ぜしめることもできる。より大きい直径の
繊維を用いて不連続部を生成させるときには、太
い繊維の直径は好ましくは繊維床分離器を形成す
るスライバの直径よりも少なくとも30パーセント
大きくすべきである。これらの方法のいずれかに
よつて生ずる結果として、凝集したエーロゾルの
繊維床分離器からの排出用通路が形成され、かつ
凝集したエーロゾルの繊維床下流表面への通過が
防止される。

スライバ１２の層内に散在させた、より太い糸
条を使用して、意図した形態で不均一部を作るこ
とができる。巻成した任意の形態の繊維床分離器
の全体に亘り太い繊維の束を間隔をあけて使用す
れば、マツト１６を用いて形成した平面状不連続
的に略々擬することができる。これらの提案中で
想定されたより太い繊維は、繊維床分離器５を製
作するのに使用されるスライバ１２と対比した時
に、毛管作用がより低いものであつた。この減少
した毛管作用のために、凝集した液体は、繊維床
からより迅速に流れ出すことができる。

スライバ１２の層内にギヤツプすなわち非充填
空間を作り出すことも、また本発明で意図する範
囲内に入る。繊維床分離器内にギヤツプすなわち
不連続的を作り出すこの方法が好まれないのは経
済的理由がある。すなわち、この方法は如何なる
他の方法よりも遥かに高価につくに相違ないから
である。上述の通り、残留液体の停滞がより少な
い、すなわち毛管作用のより低い材料を繊維床分
離器中に導入することによつて、上記のギヤツプ
を擬することができる。これらの材料は、凝集し
た液体の排出用通路を提供するので、液体の繊維
床下流表面へ向かつての通過が実質的に防止され
る。

不連続部すなわちギヤツプは、本発明の繊維床
分離器を形成するスライバの層内に作られ、繊維
床分離器を通つて流れる気流からのエーロゾルの
分離を改善し得ることが、このようにして示され
た。不連続部は、繊維床中に空間を作ることによ
り、または大部分が平行なスライバの層間にラン
ダムに詰め込まれた繊維の区域を作ることによ
り、あるいはランダムに配向した繊維のマツトを
スライバの層間に用いることにより、作り出すこ
とができる。不連続部はまた、より太い繊維をス
ライバに分散して内在させることにより、または
従来用いられたより太いロービングをスライバの
層の間に巻回するか介挿することにより、作り出
すこともできる。これらの各方法によつて、繊維
床分離器を形成するスライバの層間に見掛けの孔
隙を作り出す。この孔隙すなわち不連続部はエー
ロゾルがガスの流れ方向に沿つて移動することを
阻止し、液体がガス気流から分離して繊維床分離
器を通り下方へ流れることを可能とするものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明繊維床分離器の第２図に示す
円筒状繊維床要素から切除された彎曲截片の斜視
図、第２図は、本発明の繊維床分離器の円筒状繊
維床要素の斜視図である。 ５……繊維床分離器、１０……彎曲截片、１２
……スライバ、１６……マツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気流からエーロゾルを補集するための繊維床
   分離器であつて、約５ミクロンから約30ミクロン
   の直径を有するステープルフアイバの実質的に垂
   直な繊維床と、該繊維床内で捕集したエーロゾル
   排出用の実質的に垂直な通路を提供する上記繊維
   床中の少なくとも１つの不連続部とを含んでなる
   ことを特徴とする繊維床分離器。 ２ 前記少なくとも１つの不連続部が、前記ステ
   ープルフアイバの繊維床を形成する前記ステープ
   ルフアイバの直径よりも大きい直径を有するステ
   ープルフアイバの層を含む特許請求の範囲第１項
   記載の繊維床分離器。 ３ 前記ステープルフアイバの前記直径が、前記
   ステープルフアイバの繊維床を形成する前記フア
   イバの直径よりも少なくとも30パーセント大きい
   特許請求の範囲第２項記載の繊維床分離器。 ４ 前記少なくとも１つの不連続部が、前記繊維
   床を形成する前記ステープルフアイバの直径より
   も少なくとも30パーセント大きい直径を有する繊
   維を含み、該繊維が前記繊維床の中に螺旋状に巻
   き込まれてなる特許請求の範囲第１項記載の繊維
   床分離器。 ５ 気流からエーロゾルを捕集するための繊維床
   分離器であつて、メートル当り約0.1グラムから
   約50グラムの重量を有するステープルフアイバか
   らなり大部分が平行な多数のスライバによつて形
   成された実質的に垂直な繊維床を含んでなり、前
   記大部分が平行な多数のスライバは前記繊維床内
   に層を形成しており、さらに前記繊維床内の少な
   くとも１つの適宜所定の場所において前記層の間
   に該繊維床内で捕集したエーロゾル排出用の実質
   的に垂直な通路を提供する少なくとも１つの不連
   続部を含んでなることを特徴とする繊維床分離
   器。 ６ 前記少なくとも１つの不連続部が、ランダム
   に配向したステープルフアイバのマツトを含み、
   該マツトが約0.1ミリメートルから約0.4ミリメー
   トルの厚さを有する特許請求の範囲第５項記載の
   繊維床分離器。 ７ 前記少なくとも１つの不連続部が、ランダム
   に配向したステープルフアイバのマツトを含み、
   該マツトが約0.25センチメートルから約0.6セン
   チメートルの厚さを有する特許請求の範囲第５項
   記載の繊維床分離器。 ８ 前記少なくとも１つの不連続部が、前記大部
   分が平行なスライバの直径よりも実質的に大きい
   直径を有する少なくとも１つのステープルフアイ
   バのスライバを含んでなる特許請求の範囲第５項
   記載の繊維床分離器。 ９ ステープルフアイバからなる前記少なくとも
   １つのスライバが前記大部分が平行なスライバの
   直径よりも少なくとも30パーセント大きい直径を
   有する特許請求の範囲第８項記載の繊維床分離
   器。