JPH08117537A - 集塵部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力損失の上昇を防止しながら効果的な集
塵、特に流体中の油分の除去を経済的かつ効率よく行
う。 【構成】 第１の多孔スクリーン１ａと第２の多孔スク
リーン１ｂとは相互に１８０度反転して、即ち裏返して
配置されている。これにより第１の多孔スクリーン１ａ
の開口２ａは油含有気体Ｇの流れ方向に対して角度αを
もって斜めに開口し、第２の多孔スクリーン１ｂの開口
２ｂは反対に−αをもって斜めに開口している。油含有
気体Ｇは先ず第１の多孔スクリーン１ａにおいて下降流
Ｇ１となり、つづいて第２の多孔スクリーン１ｂにおい
ては反転して上昇流Ｇ２となる。油含有気体Ｇに含まれ
る油ミスト及び油蒸気等の油分は油含有気体Ｇの反転に
於ける慣性および同油含有気体Ｇの多孔スクリーン壁面
への衝突によりその大半が除去される。またこれら多孔
スクリーン１ａ、１ｂで除去されなかった微細な粒子は
濾過式集塵を行うフィルタ３により殆ど除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉塵或いはガス流中のカ
ーボン等の除去に利用可能な集塵部材に係り、特に微細
な油粒子（油ミスト）及び油蒸気を含むガス流からこれ
ら油ミストおよび油蒸気を除去するのに効果的な集塵部
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばホテルや飲食店の厨房においては
調理過程で油が微細粒子（ミスト）状或いは蒸気となっ
て大量に発生する。このような油ミスト或いは油蒸気を
含有する気体（以下「油含有気体」と称する）をそのま
ま外部に排出することは大気汚染の一因となり、また排
気ダクト内に付着した油が発火して火災を生じる危険性
もある。このため油含有気体は外部に排出される前に含
有する油分を除去する必要があって、各種の装置が提案
されかつ現に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の従来型油除去
装置のうち、例えば油蒸気を除去するものとしては活性
炭等の吸着材が充填されたフィルタを用いたものが提供
されている。この装置は比較的高い油蒸気除去効率を有
するものの、油ミストの除去率はかなり低いため油ミス
トが共存する気体には不向きである。

【０００４】一方油ミストの除去は主として慣性衝突法
が採用されている。この方法は特に油粒子が大きい場合
には効果的であるが、粒子が微細な場合には捕集効率が
低下する問題がある。慣性衝突を効果的に行う手段とし
て油含有気体の通過方向に対して一定の角度（例えば３
０〜６０度）の傾斜角をもった開口が多数形成された網
目スクリーンが配置され、かつこの網目スクリーンの開
口相互が９０度ずつ面方向に向けて角度変位するよう複
数の網目スクリーンが配置された構成が提案されている
（特願昭５８−２７６７２号）。

【０００５】上記提案の構成によれば、開口相互が９０
度ずつ変位するため、各スクリーンの開口を通過する油
含有気体は旋回流を形成し、慣性衝突方式による効果的
な塵埃或いは油分の捕集が期待される。しかしながらこ
のような捕集効果を発揮するためには前記網目スクリー
ンを１０枚程度、場合によっては２０枚程度積層配置す
る必要があり、これらスクリーンを通過する流体の圧力
損失は多大なものとなり、送風機の容量を大きくする等
装置のランニングコストの上昇が懸念される。また当該
装置も含め慣性衝突方式では、いかに捕集効率を高めて
も、搬送流体に比較して質量の差の少ない油蒸気を効率
的に分離捕集することは不可能である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点に
鑑み構成されたものであって、油含有気体等、除去対象
物を含有した流体の流れ方向に対して所定の角度の傾斜
角を持った開口が多数形成されたスクリーン（以下「多
孔スクリーン」と称する）が、複数枚配置されかつ隣接
する各多孔スクリーンはそれぞれ表裏が対向位置するよ
う１８０度反転させて、即ち相互に裏返しとなるように
配置され、かつこれら多孔スクリーン群の背後には微細
な透孔が形成された濾過式フィルターが配置されている
ことを特徴とする集塵部材である。

【０００７】

【作用】最初の多孔スクリーンに流入した流体は、各開
口の傾斜角に対応した角度で例えば下降流となり、かつ
表裏が逆に配置された次の多孔スクリーンにおいては前
記下降流が反転して開口の傾斜角に沿った上昇流とな
る。このように各多孔スクリーンを通過する度に流体は
下降・上昇を繰り返し、含有する捕集対象物、例えば油
ミストの殆どが慣性衝突により捕集され、かつおよび油
蒸気の一部も凝集して捕集される。また多孔スクリーン
群を出た流体は微細な透孔が形成された濾過式フィルタ
を通過することにより油蒸気等、慣性衝突では捕集が困
難なものが捕集される。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参考に具体的
に説明する。

【０００９】図１は本発明に使用される多孔スクリーン
の一例を示す図であり、図２はこの多孔スクリーンを用
いた集塵部材の第１の実施例を示す。

【００１０】先ず図１を用いて多孔スクリーンの構成を
説明する。矢印１は多孔スクリーン全体を示し、この多
孔スクリーン１は例えばＳＵＳ３０４系のステンレス、
アルミニウムまたはニッケル等の金属材料により形成さ
れている。但し金属材料で形成されることは多孔スクリ
ーン形成の必須の要件ではなく、これら金属材料以外
に、例えばプラスッチクス或いはセラミックス等により
形成することも可能であるが、以下金属材料により形成
される場合を例に説明する。

【００１１】２は開口であり、その名称の如く多孔スク
リーン１は多数の開口２が連設されることにより形成さ
れる。例えばその形成方法としては金属板に多数の切り
口（スリット）を予め形成し、かつこの金属板を所定の
方向に引っ張ることにより切り口部分を開いて開口とす
る構成、即ちエキスパンドメタルと称される形成方法等
が用いられる。各開口２は油含有気体Ｇの流れ方向に対
して所定の角度αを以て斜めに開口している。この角度
αは油含有気体Ｇのが開口内に流入する際に含有する油
分を慣性により分離し、かつその流れが乱流とならずほ
ぼ層流を維持する程度の角度が効果的である。この様な
点から発明者らが試験をした結果、前記αは２５度乃至
７０度の間が適当であるとの結論に達した。

【００１２】図２は図１に示される多孔スクリーン１を
用いた集塵部材の構成例を示す。１ａは図１に示す多孔
スクリーン１を図１の配置状態と同じ状態、即ち各開口
２が角度αを以て斜め上に開口している状態で配置され
たものを、また１ｂはこの多孔スクリーンを１８０度反
転させて、即ち裏返して配置されたものを示す。従って
多孔スクリーン１ｂの開口２は角度αを以て下向きとな
るので、多孔スクリーン１ｂの開口において、油含有気
体Ｇに対する開口角度は以後−αで示す事とする。また
以後の説明に誤解が生じないようにするため、多孔スク
リーン１ａの開口２は２ａ、同１ｂの開口２は２ｂとす
る。なお図示の構成では多孔スクリーン１は２枚のみ配
置されているが、３枚以上配置することももとより可能
である。この場合は隣接する多孔スクリーン１は相互に
１８０度反転させて配置される。

【００１３】次に符号３はこれら各多孔スクリーン１の
背後に配置された濾過集塵方式のフィルタ（以下単に
「フィルタ」と称する）である。このフィルタ３は前記
多孔スクリーン１ａ、１ｂで捕集できなかった油ミスト
の微細粒子や油蒸気を濾過方式で捕集するものである。
スクリーン３の構成材料としてはセラミックスの多孔体
或いは金属フォームと通称される金属（例えばニッケル
系金属）材料からなる多孔質材が有効である。この金属
フォーム又はセラミックス多孔体であれば付着物を除去
することにより多数回の再使用が可能であるため効果的
である。但し多孔スクリーン部分で大半の油分が除去さ
れるためフィルタ３に付着する油の量はさほど多くはな
い。なおフィルタ３を使い捨て型とし、フィルタとして
紙類等を用いることも考えられるが、そのままでは発火
等の危険性があるため高温の油ミスト等に使用する場合
には防火処理をしておく必要がある。

【００１４】以上の構成の集塵部材において、油含有気
体Ｇはフィルタ３の下流側に配置された誘引型の送風機
（ＩＤＦ／図示せず）により吸引され第１の多孔スクリ
ーン１ａに向かう（図２参照）。この場合、第１の多孔
スクリーン１ａに於けるの油含有気体Ｇの流入速度は
０．５〜２．０ｍ／ｓｅｃ程度となるよう前記ＩＤＦが
運転される。第１の多孔スクリーン１ａに至った油含有
気体Ｇは各開口１ａが所定の角度αを以て斜めに開口し
ているため、開口壁面に衝突し含有する油ミストを開口
壁面に付着させながら下降流Ｇ１を形成する。なお含有
する油蒸気もこの衝突により一部凝結し前記ミストと共
に付着し、付着した油は自重により多孔スクリーンに沿
って流下し、図示しない油溜に捕集される。

【００１５】一方第１の多孔スクリーン１ｂを出た油含
有気体Ｇは次に−αを以て開口する第２の多孔スクリー
ン１ｂの開口２ｂに流入し、前記下降流Ｇ１は一転して
上昇流Ｇ２となる。この反転の際、前記第１の多孔スク
リーン１ｂにおいて捕集されなかった油ミストの多くが
慣性により振り分け除去される（図中の破線による矢印
で示す）。更に上昇流Ｇ２に転じた油含有気体Ｇは前記
第１の多孔スクリーン１ａにおけると同様の慣性衝突方
式により更に油ミストが除去されると共に油蒸気は開口
壁面に凝集し除去される。このように本発明において
は、油含有気体Ｇは各多孔スクリーン１が１８０度反転
して配置されているため上昇、下降を繰り返しその間に
衝突による油捕集、油蒸気の凝集及び流体反転時の慣性
による油除去を繰り返す。この様に油含有気体Ｇは隣接
する各多孔スクリーンの間で急激に流路を変更するため
一つの多孔スクリーンに於ける油分の除去効率が高い。
従って多孔スクリーンの配置枚数を少なくして、しかも
効率のよい油分の除去が可能となり、装置全体としての
圧力損失を大幅に低減できる。よって後述するフィルタ
３による捕集も含め、油分捕集率９０パーセントを実現
するために必要な多孔スクリーンの設置枚数は２〜３枚
と極めて僅かである。因みに従来装置では捕集効率を９
０パーセントとすること自体が困難であり、仮に達成可
能としてもスクリーンの設置個数は１０枚以上となるこ
とが予想され、圧力損失増大による送風機の大容量化等
装置のランニングコストもかなり増加する。

【００１６】上述の如く各多孔スクリーン１ａ、１ｂに
おいて油含有気体Ｇに含まれる油分の殆どは除去される
が、油ミスト中の微細な油粒子及び油蒸気の凝縮による
同様の微細油粒子の一部は第２の多孔スクリーン１ｂを
通過してしまう。フィルタ３はこのような粒子を濾過捕
集するために配置され、ここにおいて残りの油分の殆ど
が除去される。なお、このフィルタ部分においても当然
のことながら小孔部分以外に衝突した油蒸気は凝集し捕
集される。

【００１７】図３は第２の実施例を示す。この実施例で
は集塵部材正面に対する圧力損失分布を変化させて集塵
部材全体としての油含有気体の吸引効率を高めるように
構成している。

【００１８】本実施例において、フィルタ３は下部に向
かってその断面の厚さが少なくなるよう形成されること
によりフィルタ３の圧力損失の分布が変化するよう構成
されている。より具体的にはフィルタ３の下方に向かっ
て気体の通過時の圧力損失が低下するよう構成されてい
る。これにより前記第１及び第２の多孔スクリーン１
ａ、１ｂも含めた集塵部材全体が、部材の下方ほど圧力
損失が低下するように構成されることになる。

【００１９】以上の構成とすることにより集塵部材上下
方向において下に向かうほど流体の吸引量が多くなる傾
向を示す。このため例えば集塵部材の下側から油含有気
体Ｇが上昇するような状態において、当該油含有気体Ｇ
は集塵部材の位置に上昇するとその下方部分から直ちに
吸引されるため、上昇してきた油含有気体Ｇは分散する
前に効率的に集塵部材に吸引される。なお図示の構成で
はフィルタ３の厚さを変えることにより圧力損失分布に
変化を与えたが、これ以外にも、例えばフィルタ３の厚
さは均一の状態で、かつフィルタ平面における開口比率
の分布を変化させることにより、或いは前記断面厚さと
この開口比率の分布の両方を変化させることにより圧力
損失の分布に変化を与えることも当然可能である。

【００２０】次に図４の（Ａ）および（Ｂ）は多孔スク
リーン１における開口２の配置状態を模式的に示す。先
ず（Ａ）の構成では各開口２はそれぞれ開口正面が略菱
形に形成されることにより開口相互は菱形の各辺を共通
の壁面とすることによってそれぞれが斜めに連設した構
成となっている。一方（Ｂ）の構成は各開口２は水平方
向および垂直方向の何れに対しても一列に整列するよう
配置構成されている。この両構成において、非液体の微
細物、即ち微細な砂粒や繊維くず等固体の塵埃を除去す
る場合には（Ａ）、（Ｂ）何れの構成であっても構わな
い。一方油含有気体Ｇ等、油ミストや油蒸気等除去対象
が液体或いは液体が変化した物質である場合には（Ａ）
の構成の方が望ましい。即ち（Ａ）の構成はでは各開口
２がそれぞれ斜めに位置することにより開口壁面に付着
した油分はこの共通を壁面端部を矢印の如く斜めに流下
することが可能となり、油分の捕集が（Ｂ）の構成より
も容易となる。

【００２１】図５は第３の実施例を示す。

【００２２】図中符号４は本実施例に用いられるフィル
タを示し、その構成及び形成材料は前記各実施例と同様
のものである。図示のフィルタ４は多孔スクリーン１ｂ
の開口２ｂの出口に沿って凹凸に形成されている。この
ように形成されることにより先ずフィルタ４の表面面積
は、気体が通過する正面面積よりも大きく設定すること
ができる。この構成においてフィルタ４に対する付着物
が少ない状態では多孔スクリーン１ｂの各開口２ｂを出
た油含有気体Ｇの上昇流Ｇ２は、前記フィルタ４のうち
この上昇流Ｇ２とほぼ直交する面４ａを通過する。この
ようにして初期の段階ではフィルタ４の直交面４ａを中
心として油分が付着し、これによりこの直交面４ａの抵
抗が徐々に増加する。この抵抗の増加に対応して前記上
昇流Ｇ２の一部は破線で示すようにこの上昇流Ｇ２とほ
ぼ平行する平行面４ｂに流入する。この際上昇流Ｇ２は
破線の如く流路を急激に変更するため、フィルタ４全体
としての圧力損失はある程度増加するものの慣性による
油分の捕集率の増加が期待される。

【００２３】図６は本発明に係る集塵部材と従来型の集
塵部材との性能の比較例を示す線図である。図中実線で
示される（ａ）は本発明に係る構成（図２に示す構成）
の集塵部材を、点線で示される（ｂ）は濾過式フィルタ
のみの構成を、また一点鎖線で示される（ｃ）は多孔ス
クリーン単体の構成を示す。

【００２４】まず同図（Ａ）において、濾過式フィルタ
のみの構成（ｂ）では油捕集量が増大するのに比例して
圧力損失が大幅に上昇することがわかる。これに対して
多孔スクリーン単体の構成（ｃ）では圧力損失の増加は
僅かな量に押さえられ、本発明の構成（ａ）に於ける圧
力損失の増加もこの多孔スクリーン単体の構成（ｃ）に
ほぼ近い程度に押さえられることがわかる。

【００２５】一方図（Ｂ）において、時間の経過と共に
油の捕集量が増加した際に、濾過式フィルタのみの構成
（ｂ）ではフィルタが保持する油の量（油保持量）大き
くなり、他方多孔スクリーン単体の構成（ｃ）では油保
持量はさして増加しない。即ち捕集した油の除去という
点では濾過式フィルタのみの構成（ｂ）はかなり劣り、
これが前記図（Ａ）の圧力損失の増大の原因にもなって
いる。また本発明の構成（ａ）は多孔スクリーン単体の
構成（ｃ）ほどではないが油保持量は濾過式フィルタの
みの構成（ｂ）に比較して大幅に少なくすることが可能
である。

【００２６】以上の点から本発明の構成では、油を捕集
しても目詰まりし難く、また捕集後の油保持量も少ない
ため発火等の虞が小さく安全性が高い。また然もフィル
タ洗浄時のコストを低減することが可能となる。

【００２７】次に図６（Ｃ）及び（Ｄ）において、多孔
スクリーン単体の構成（ｃ）では、油除去性能を高める
ために通過風速を大きく設定する必要があるが〔図
（Ｄ）参照〕、通過風速の増加に対応する圧力損失の増
加の程度が大きく〔図（Ｃ）参照〕、送風機の容量を大
きく設定する等の必要が生じる。これに対して本発明の
構成（ａ）では、濾過式フィルタのみの構成（ｂ）とほ
ぼ同様に通過風速が低くても油除去性能は図（Ｄ）の如
く殆ど低下しないため、通過風速を低速に設定でき、従
って図（Ｃ）で示されるように低圧力損失での運転が可
能となる。また大量に出た油煙を排出する等、通過風速
を増加させる必要が生じた場合でも圧力損失の増加を低
く押さえることができる。

【００２８】上記性能比較も含め、本発明の構成を、捕
集対象を含む流体が油含有気体である場合を例に説明し
たが、本集塵部材はもとより油分を含有する油含有気体
に対してのみ有効なものではなく、固体または液体の如
何を問わず種々の塵埃を含む流体に対して幅広く有効で
あることは当業者において容易に推測できるものであ
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明は複数枚配置されかつ隣接する各
多孔スクリーンはそれぞれ表裏が対向位置するよう１８
０度反転させ、即ち相互に裏返しとなるように配置され
ているため各多孔スクリーンを通過する流体は各多孔ス
クリーンの通過時に上下に波うつように通過する。この
ため慣性・衝突集塵の効率が高く、従って一つの多孔ス
クリーンにおける対象物の捕集効率が高くなる。このた
め高い集塵効率を保持しながら集塵部材全体の圧力損失
を低く設定できる。また従来に比較して送風機の容量も
小さいもので十分であり装置の運転経費も低減できる。

【００３０】また慣性・衝突集塵を行う多孔スクリーン
の背後には主として濾過集塵を行うフィルタが設けられ
ているため慣性・衝突集塵方式では捕集が困難な塵埃も
最終的には高い効率で捕集可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に使用される多孔スクリーンの
斜視部分図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す集塵部材の断面部
分図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す集塵部材の断面概
略図である。

【図４】（Ａ）は多孔スクリーンにおける開口の配置状
態の一例を示す多孔スクリーン正面概略図、同（Ｂ）は
他の配置状態を示す多孔スクリーン正面概略図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す集塵部材の断面部
分図である。

【図６】本発明の構成と他の従来構成との性能を比較す
るための線図であって、（Ａ）は油捕集量と圧力損失と
の関係を示す線図、（Ｂ）は油捕集量と捕集した油の保
持量との関係を示す線図、（Ｃ）は通過風速と圧力損失
との関係を示す線図、（Ｄ）は通過風速と油除去性能と
の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 多孔スクリーン １ａ 第１の多孔スクリーン １ｂ 第２の多孔スクリーン ２ 開口 ２ａ 第１の多孔スクリーンの開口 ２ｂ 第２の多孔スクリーンの開口 ３ （濾過式）フィルタ ４ フィルタ（凹凸型）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の開口が形成された多孔スクリーン
   の複数枚を有する集塵用の部材であって、多孔スクリー
   ンの各開口は流体の流れ方向に対して所定の角度で斜め
   に形成され、かつ隣接する各多孔スクリーンはその対向
   面が表裏を成すよう１８０度反転して配置されることに
   より全体として多孔スクリーン群を形成し、当該多孔ス
   クリーン群の背後には濾過式のフィルタが配置されてい
   ることを特徴とする集塵部材。
2. 【請求項２】 多孔スクリーン群は二枚の多孔スクリー
   ンにより形成され、流体上流側の第１の多孔スクリーン
   はその開口が流体の流れ方向に対して斜めに下降するよ
   う構成され、かつ当該第１の多孔スクリーンの背後に位
   置する第２の多孔スクリーンの開口は流体流れ方向に対
   して斜めに上昇するよう構成されることにより、多孔ス
   クリーン群に流入した流体は下降流から上昇流に転ずる
   よう構成したことを特徴とする請求項１記載の集塵部
   材。
3. 【請求項３】 多孔スクリーン群の背後に配置された濾
   過式フィルタは、フィルタ正面の領域において、流体の
   発生源に近い部分の領域の圧力損失が他の領域よりも低
   減されるよう構成されたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の集塵部材。
4. 【請求項４】 多孔スクリーン群の背後に配置された濾
   過式フィルはその断面が波型となるよう凹凸に形成され
   たことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の集
   塵部材。