JPH10174830A - 浮遊粒子の収集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波振動によって気体中の浮遊粒子を凝集
して収集するに当って、気体中の浮遊粒子の数が少ない
場合であっても、浮遊粒子同士が凝集する機会を増やし
て高い収集効果を発揮できるようにする。 【解決手段】 流通管２を通して浮遊粒子を含んだ気体
が導入される集塵空間１Ｈの内部に、自身が固有周波数
で共振した際に、その周囲に形成される音場が強力定在
波状態となるようにその寸法が定められた円筒形の振動
体５と、この振動体５を固有周波数で共振させて超音波
を放射させる超音波振動子６とによって構成した超音波
発生源を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オイルミストや粉
塵等の浮遊粒子が含まれている気体中から、これ等浮遊
粒子のみを凝集して分離収集するように工夫した浮遊粒
子の収集装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気体中に含まれているオイルミスト等の
浮遊粒子を収集する装置の一つとして、例えば特開平６
−４７３４６号公報に記載されているような超音波を用
いた浮遊粒子収集装置が存在する。

【０００３】この収集装置は、図４に記載したように、
浮遊粒子を含んだ気体が導入される中空なダクト管Ｅ
と、このダクト管Ｅの内部に配置され、且つ、自身が固
有周波数で共振した際にその内部に形成される音場が強
力定在波状態となるようにその寸法が定められた円筒形
の振動体Ｄと、この振動体Ｄを固有周波数で共振させて
超音波を放射させることができるホーンＢと共振棒Ｃを
備えた超音波振動子Ａとによって構成されている。

【０００４】尚、上記円筒形を成す振動体Ｄの寸法は上
記公報の第４頁右欄に記載された各数式に基づいて算出
されるものであって、その理想的な寸法（半径ｒ，肉厚
ｈ，全長）は当該公報の図３に記載の如くであり、ま
た、振動体Ｄの形状には、上述した円筒形のものに加え
て、長方形（矩形状）のものも使用可能であることは、
上記公報の第６頁・第３実施例と、図１１に記載の通り
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の収集装置
は、気体中の浮遊粒子を振動体Ｄから放射される強力な
超音波によって励振させ、この励振によって各粒子同士
を互いに衝突・凝集してより大きな浮遊粒子の集合体
（例えば５０μｍ程度）を形成することにより、重力等
の作用により圧力損失を殆ど発生させることなく捕集す
る仕組に成っているが、しかし、この様に超音波を用い
て浮遊粒子を衝突・凝集して捕集する装置の場合は、浮
遊粒子の数が多いほど捕集効果が良く、逆に浮遊粒子の
数が少い場合、要するに粉塵濃度が少い場合は、浮遊粒
子同士が衝突する機会が少くなるため、捕集効果（効
率）が悪くなる問題があった。

【０００６】つまり、送風機（ブロアー）による押込作
用又は吸引作用を受けて一方向から導入される浮遊粒子
を含んだ気体は、超音波振動による凝集作用を受けなが
ら他方向（排気側）に通り抜けて行くのであるが、この
気体に含まれている浮遊粒子の数が少くて捕集効果が上
がらない場合には、排気側には浮遊粒子を含んだ汚れた
気体が相変わらず排出されてしまう問題があった。

【０００７】従って本発明の技術的課題は、超音波振動
を用いて気体中の浮遊粒子を凝集して収集するに当っ
て、気体中の浮遊粒子の数が少ない場合であっても、浮
遊粒子同士が凝集する機会を増やして、高い捕集効率を
発揮できるようにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を解決
するために本発明で講じた手段は以下の如くである。

【０００９】オイルミスト等の浮遊粒子を含んだ気体を
流通管を通して集塵空間内に導入することにより、浮遊
粒子同士を凝集分離して収集するように構成した収集装
置であって、

【００１０】（１） 上記集塵空間の内部に、自身が固
有周波数で共振した際に、その内部に形成される音場が
強力定在波状態となるようにその寸法が定められた円筒
形の振動体と、この振動体を固有周波数で共振させて超
音波を放射させる超音波振動子とによって構成された超
音波発生源を設けること。

【００１１】（２） 集塵空間の一側に気体の排出口を
設け、この集塵空間内に配管した流通管の先端口を上記
の排出口とは反対方向の空間面に向けて開口すると共
に、これ等排出口と先端口との間の集塵空間内に、円筒
形の振動体とこの振動体を共振する超音波振動子とによ
って構成した超音波発生源を設けること。

【００１２】（３） 全体を円筒形に形成した集塵空間
の内部軸線方向に、円筒形の振動体とこの振動体を共振
する超音波振動子とから成る超音波発生源を設けて、上
記振動体の内部には直径の異なる円筒を同軸に挿入する
こと。

【００１３】（４） 円筒形の振動体の内部に同軸に挿
入する直径の異なる円筒が、浮遊粒子を含んだ気体を集
塵空間内に導入する流通管であること。

【００１４】上記（１）で述べた請求項１に係る手段に
よれば、オイルミスト等の浮遊粒子を含んだ気体を集塵
空間内に導入して、浮遊粒子同士を付着凝集させる一
方、この浮遊粒子を超音波発生源の振動体から放射され
る強力な超音波で更に励振して音波凝集することができ
るから、浮遊粒子の数が少ない気体あっても、浮遊粒子
同士が凝集する機会を増して、高い凝集効果を発揮する
ことを可能にする。

【００１５】上記（２）で述べた請求項２に係る手段に
よれば、超音波発生源による強力音場の形成によって音
圧バリアが形成され、この音圧バリアが流通管からの導
入に基づく付着凝集と超音波凝集でも凝集しきれない微
細ミストを封じ込めることができるため、微細ミストが
排出口から集塵空間の外に流出する問題を解決すること
ができると共に、上記音圧バリアによる封じ込めによっ
て次第に浮遊粒子の濃度が高くなって粒子同士が互いに
凝集しやすい状態となり、合せて、超音波にさらされる
時間も長くなるため、浮遊粒子の数が少ない気体であっ
ても浮遊粒子同士が凝集する機会が増えて優れた凝集効
果を発揮することを可能にする。

【００１６】加えて上記（２）で述べた請求項２に係る
手段によれば、流通管の先端口から導入された気体を反
対側の排出口に向けてＵターンさせることになるため、
流速を落して乱流やミキシング効果を発生させ、更に優
れた凝集効果を発揮することを可能にする。

【００１７】上記（３）で述べた請求項３に係る手段に
よれば、円筒形の振動体の内部に直径が異なる円筒を挿
入することによって、振動体の内壁面と円筒との間隔、
及び、振動体の外壁面と円筒状の手段空間との間隔に高
圧レベルの強力な音場を形成することができるため、超
音波による浮遊粒子の凝集効果を益々向上させることを
可能にする。

【００１８】上記（４）で述べた請求項４に係る手段に
よれば、上記円筒形の振動体の内部に挿入される円筒と
して、気体導入用の流通管を使用するため、超音波発生
源の構造を簡略化することを可能にする。

【００１９】以上の如くであるから、上記（１）〜
（４）に述べた手段によって上述した技術的課題を解決
して、前記従来の技術の問題点を解消することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る浮遊粒子の
収集装置の実施の形態を、添付した図面と共に詳細に説
明する。

【００２１】図１は本発明に係る浮遊粒子の収集装置の
一例を示した断面図であって、図中、１は全体を円筒状
に形成した集塵室で、１Ｈがその内部集塵空間を示し、
２はオイルミスト等の浮遊粒子を含んだ気体（ガス）を
その発生源から上記の集塵空間１Ｈ内に導入する流通管
（パイプ又はダクト）、２ａは集塵室１の内底部に設け
たミスト回収部１Ｄに向けて下向きに屈曲した流通管２
の先端部、２Ｔはその先端口であって、流通管２の先端
口２Ｔから集塵空間１Ｈ内に導入されて来る気体に含ま
れている浮遊粒子は、その導入時に受けるショックによ
って浮遊粒子同士が付着凝集されて、重力等によって上
記のミスト回収部１Ｄに回収される仕組に成っている。

【００２２】１Ａ…は集塵室１の上記ミスト回収部１Ｄ
とは反対側の上面に設けたクリーンエアーの排出口、３
は仕切板１Ｂによって仕切形成されたファン室、４はこ
のファン室３内に取付けた排気用のファン、４Ｍはファ
ンモータであって、このファン４の回転によって浮遊粒
子が凝集された後のクリーンエアーが排出口１Ａから集
塵室１の外に排気されるように構成されている。

【００２３】６は超音波振動を発生させる超音波振動子
（ドライバー）、６ａと６ｂはこの超音波振動子６から
の超音波振動を円筒形の振動体５に伝達するホーンと共
振棒で、この共振棒６ｂの先端が振動体５の側面にナッ
ト６ｃでネジ止めされていて、これ等の振動体５と超音
波振動子６とによって超音波発生源が構成されるもので
あって、特に、本発明では上記円筒形の振動体５が共振
棒６ｂを介して上記円筒状の集塵室１の内部集塵空間１
Ｈに同軸的（同芯的）に取付けられている。

【００２４】７と８は上記の超音波振動子５に接続した
ジエネレータとアンプであって、アンプ８はジエネレー
タ７からの駆動信号を増幅し、ジエネレータ７はホーン
６ａから振動周波数をフイールドバックして、これを一
定範囲内に収める周波数制御機を備えている。

【００２５】以上のような構成に於いて、ジエネレータ
７及びアンプ８を介して超音波振動子６を駆動すると、
振動子６で発生された超音波がホーン６ａを介して振動
体５に伝達され、振動体５の周方向に曲げ振動が優勢に
起きるようにこの振動体５が共振されるため、その近傍
の気体が振動体５によって加速されて超音波が放射さ
れ、且つ、振動体５から放射された超音波によって、円
筒状の振動体５内に形成される音場が強力定在波状態に
なるから、従来の超音波源では得られない高音圧の超音
波を発生させ、上記ファン４の排気作用を受けて集塵室
１内を排出口１Ａに向けて上方に流れる気体と、これに
含まれている浮遊粒子を励振するように構成されている
が、浮遊粒子を励振する具体的な構造の説明は上記特開
平６−４７３４６号公報の明細書と図面に記載の通りで
あるから、ここではその説明を省略する。

【００２６】そして、上記の如く励振された浮遊粒子は
互いに衝突して超音波凝集され、より大きな浮遊粒子の
集合体を形成して重力等の作用により回収されるのであ
るが、前述した導入時のショックによる凝集とこの超音
波凝集を受けても充分な大きさに凝集しきれない微細ミ
ストは、振動体５から放射される超音波による強力音場
の形成によって生じる音圧バリアにより封じ込まれ、排
出口１Ａからの排出が防止されるだけではなく、この封
じ込めによって次第に濃度が高くなって粒子同士が互い
に凝集しやすい状態になり、合せて、超音波にさらされ
る時間も長くなるため、極めて効果的に凝集されて回収
される仕組に成っている。

【００２７】９は通気構造の支持片１０に吊下げられた
状態で上記円筒形の振動体５の中心に同軸的に挿入した
円筒、９ａはその底面を示し、また、図５はこの円筒９
を振動体５の内部に挿入した場合と、挿入しない場合の
音圧分布の測定結果を比較して示した線図、図６は図５
のＡ点に相当する位置での電気入力と音圧の関係を、１
／８インチコンデンサマイクロホン（４１３８型、Ｂ＆
Ｋ製）を使用して測定した結果を、円筒９を挿入しない
場合と比較して示した線図である。

【００２８】これ等の測定結果から明らかなように、い
ずれの場合も音圧は電気入力のほぼ１／２乗に比例して
大きくなっていることがわかり、また、７２ｍｍφの円
筒９を挿入した場合の音圧レベルは、円筒９を挿入しな
い場合に比べて約５ｄＢ高められていることが判明し
た。

【００２９】従って、図示の如く円筒９を振動体５の内
部に挿入した場合は、振動体５の内壁面と円筒９との間
隔、及び、振動体５の外壁面と集塵室１の内壁面との間
隔に、夫々高圧レベルの強力な音場を形成できるため、
上述した超音波による浮遊粒子の凝集効果を更に向上さ
せることができるのである。

【００３０】図２は、上記の円筒９に代えて流通管２の
先端部２ａを上記円筒状の振動体５の内部に同軸に挿入
した構造を示したものであって、この先端部２ａを挿入
したことによる凝集効果は上記の円筒９を挿入した場合
と同様であり、また、集塵室１と超音波音源の構造も上
記図１に示したものと同一であるので、同一の部材には
同一の符号を付すことによってその説明は省略する。

【００３１】更に図３は、上記図１並びに図２に示した
縦型の集塵室１に代えて、全体を横向きに構成した横型
集塵室１′の全体構成を示したものであって、底面一側
部に下方に膨らんだ横向きのミスト回収部１Ｇを設けた
点以外は、上記図２に示したものと実質的に同一である
ため、同一部材には同一の符号を付してその説明を省略
する。

【００３２】尚、図１乃至図３に於いて１Ｅは上記各ミ
スト回収部１Ｄ及び１Ｇに回収されたミスト等を排出す
るためのバルブを示し、また、図３に於いて１Ｆは流通
管２を通して導入された気体を排出口１Ａの方向にＵタ
ーンさせるための横型集塵室１′の側板を示す。

【００３３】本発明に係る浮遊粒子の収集装置は以上述
べた如き構成であるから、流通管２を通して集塵室１又
は１′内に導入された浮遊粒子を含んだ気体は、導入時
の衝激を受けて付着凝集する一方、ミスト回収部１Ｄ又
は側板１Ｆによる反射とフアン４による吸引作用を受け
て集塵室１，１′内を排出口１Ａの方向にＵターンされ
た気体は、円筒状の振動体５から放射される強力な超音
波を受けて励振され、上記導入時に付着凝集しきれなか
った浮遊粒子を超音波凝集することができるため、凝集
の機会を増して優れた凝集効果を発揮することを可能に
する。

【００３４】また、上記振動体５から放射される強力な
超音波による音圧によって音圧バリアが形成されるた
め、上記導入時の付着凝集と超音波凝集でも凝集しきれ
ない微細ミストを封じ込めて、排出口１Ａから排出しな
いようにする一方、この音圧バリアによる封じ込めによ
って浮遊粒子の濃度を次第に高くして、粒子同士互いに
凝集しやすい状態と成し、更に、超音波にさらされる時
間も長くすることができるから、より高度な凝集を行っ
てクリーンエアーのみを排出口１Ａから排出することが
できる。

【００３５】加えて本発明によれば、円筒形の振動体５
の内部に円筒９、又は、流通管２の先端部２ａを同軸に
挿入して、一段進んだ強力な音場を形成できるため、超
音波による浮遊粒子の凝集効果を更に向上させることが
できる。

【００３６】

【発明の効果】従って本発明に係る浮遊粒子の収集装置
によれば、超音波振動を利用して気体中の浮遊粒子を凝
集して収集する場合に、極めて優れた凝集効果を発揮す
ることができるのであるが、特に、気体中の浮遊粒子の
数が少ない場合でも、浮遊粒子同士が凝集する機会を増
して高い収集効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浮遊粒子の収集装置の内部構造を
説明した正断面図である。

【図２】本発明に係る浮遊粒子の収集装置の他の例の内
部構造を説明した正断面図である。

【図３】同じく本発明に係る浮遊粒子の収集装置の他の
例の内部構造を説明した正断面図である。

【図４】従来の超音波収集装置の構造を説明した斜視図
である。

【図５】円筒を振動体の内部に挿入した場合と挿入しな
い場合の音圧分布の測定結果を比較して示した線図であ
る。

【図６】図５のＡ点に相当する位置での電気入力と音圧
の関係を内部に円筒を挿入した場合と挿入しない場合を
比較して示した線図である。

【符号の説明】

１，１′ 集塵室 １Ｈ 集塵空間 １Ａ 排気口 ２ 流通管 ２ａ 先端部 ２Ｔ 先端口 ５ 振動体 ６ 超音波振動子 ９ 円筒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルミスト等の浮遊粒子を含んだ気体
   を流通管を通して集塵空間内に導入することにより、浮
   遊粒子同士を凝集分離して収集するように構成した収集
   装置であって、 上記集塵空間の内部に、自身が固有周波数で共振した際
   に、その内部に形成される音場が強力定在波状態となる
   ようにその寸法が定められた円筒形の振動体と、この振
   動体を固有周波数で共振させて超音波を放射させる超音
   波振動子とによって構成された超音波発生源を設けたこ
   とを特徴とする浮遊粒子の収集装置。
2. 【請求項２】 集塵空間の一側に気体の排出口を設け、
   この集塵空間内に配管した流通管の先端口を上記の排出
   口とは反対方向の空間面に向けて開口すると共に、これ
   等排出口と先端口との間の集塵空間内に、円筒形の振動
   体とこの振動体を共振する超音波振動子とによって構成
   した超音波発生源を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の浮遊粒子の収集装置。
3. 【請求項３】 全体を円筒形に形成した集塵空間の内部
   軸線方向に、円筒形の振動体とこの振動体を共振する超
   音波振動子とから成る超音波発生源を設けて、上記振動
   体の内部には直径の異なる円筒を同軸に挿入したことを
   特徴とする請求項１又は２記載の浮遊粒子の収集装置。
4. 【請求項４】 円筒形の振動体の内部に同軸に挿入する
   直径の異なる円筒が、浮遊粒子を含んだ気体を集塵空間
   内に導入する流通管であることを特徴とする請求項３記
   載の浮遊粒子の収集装置。