JPS6013728B2 - ガス状流体の清浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、モーター及びこのモーターにより回転される
ように駆動可能に接続されたローターを備えるタービン
を含み、前記ローターが付形されており、回転されたと
きにガス状流体の潰乱流を生ずるように配置されている
ような、ガス状流体の清浄装置に関する。

従来の空気清浄もしくは浄化装置は炉紙もしくは炉過布
のスクリーン又は粒状もしくは液状の活性物質を封入す
るバスケット（コルフ）もしくはバルフを有し、これを
介して空気が吸引もしくは０噴出される。

物理的又は化学的作用によって空気中の不純物を補集す
る活性な炉過材料として、活性炭、粒状の過マンガンカ
リ床及び二酸化マンガンで含浸された鋸屑が提案されて
いる。これらの公知の清浄装置は空気のフィルターの通
過の間に生ずる損失ヘッドを克服するに十分な強力な空
気送出手段を必要とする。動力や高価な化学製品の消費
が大きく、動力や消費材料節約のための努力が達成され
ず、また送出される空気により生ずる騒音は迷惑を与え
、フィルターの清掃や交換は−般に困難であったり、不
潔な作業を余儀なくする。本発明の目的は、構造が簡単
で、経済的で、操作が簡単で、作動が静かであり、動力
消費が小さく、流体を化学的に及び／又は不純物の機械
的吸収により清浄化することのできる、ガス状流体の清
浄装置を提供することである。

本発明によればタービンを含むガス状流体の清浄装置が
提供されるのであって、この装置は、前記タービンはモ
ーター及びこのモーターにより回転されるように駆動可
能に接続されたロータ−を備え、前記ロータ−はこれが
回転されたときにその表面に沿って流体の鷹乱流を生成
することのできるひだ状の形を有する少なくとも１つの
回転ディスクを含み、前記表面がこの表面に沿って移動
する流体中に存在する粒状の不純物を、表面を通過させ
ることなく、補集することのできる粗表面であり、これ
により前記ローターが流体を循環させるとともに清浄す
ることを特徴とする。

実施されるべき清浄もしくは浄化の性質によって、ター
ビンの構成は変えることができる。

タービンのローターは織成もしくは不織繊維材料からな
り、回転されるとガス状流体の騒乱状を生ずるように構
成されるのが有利である。ローターディスクはひだ付け
されている、即ち鞄方向に前後に伸びるように折られて
いる。好ましい態様においては、炉過タービンのロータ
ーは、長方形のシートをその幅と交叉するようにジグザ
グ形に折りたたみ、狭い方の端をいつしよにすることに
より作られた少なくとも１つの放射状に折りたたまれた
ディスクであって、清浄されるべきガス状４流体と反応
することのできる少なくとも１種の化学薬剤で含浸され
又はコートされていてもよく、あるいは含浸されていな
くてもよいようなディスクからなっていてよい。夕−ビ
ンは公知の種々の形状の固定子、即ちローターを囲むケ
ーシング、例えば簡単な。

ーター保護格子「 ロ−ター樹上に少くとも１つの流体
入口を有し、１つ又は数個の周囲出口を有する閉じた金
属シートのケーシング又は遠心又は放射流ファンに共通
の成形螺壕、を有していてもよい。炉過ローターを駆動
するモーターは固定子で固定される。遠心ファンにおけ
るように、ロータ−の回転は清浄されるべきガス状流体
をローターを介して、タービンの中央部から周囲へ移動
させる。

流体機構の法則によって、特にローターによる流体流の
速度が臨界速度より大きい場合には、流れは撹乱流であ
る。乱流においては「ローター内空間の各部における流
体の速度はその大きさ及び方向ともに連続的に変化する
。この流体塊のランダムな混合は炉過表面との優れた接
触を与える。こうして、中和されるべきガスは含浸され
た表面と接触し、化学的に変成される。ガス状流体中に
懸濁された塵、エアゾール及び他の物体はローターの壁
上に沈積される。ガス状流体の粘性によるこの潰乱現象
を増大し、粒子を固着させ、粒子の補集を増加させるた
めには、炉過ローターの構成材料の表面は粗雑である、
即ち可視の凹凸を有し、その寸法は実施されるべき清浄
の性質によって決まる。

タービン（又は固定子）表面を形成する吸収性材料は繊
維の、硬質もしくは屈曲性の、織成もしくは凝集材料、
例えば厚紙状材料、有雛紙、多孔質もしくは気泡プラス
チック材料のシート、又は不敵布（綿、ポリエステル、
ガラス等）もしくは織物、であってもよい。

また、粗表面を有する材料は清浄されるべきガス状流体
中に含まれ、除去されるべき汚染ガス又は臭気を有する
粒子と反応することのできる少くとも１種の化学試薬で
含浸もしくはコーティングされていてもよい。

このような化学試薬は汚染ガス又は有臭粒子がローター
（又は固定子）の含浸もしくはコーティング表面と接触
したときに、多数表面に固着補集される塩に変成される
ように選ばれる。吸収性材料はまた細菌学的な剤、例え
ば清浄されるべき流体に含まれる微生物を殺すための殺
菌剤溶液、で含浸されていてもよい。

本発明の好ましい態様においては、化学試薬は酸化剤、
特に過マンガン酸塩及び／又は活性化された二酸化マン
ガンである。

活性化されたＭ肘２は当業者によく知られ、普通のＭｎ
０２よりも大きくより速い酸化作用を与え、通常はＫＭ
の４の注意深い部分還元により生成される。活性化され
たＭｎ０２は少量のＫＭの４を含んでいるものと考えら
れる。驚くべきことに、紙をＫＭｎ０４の水溶液で含浸
することによって準自動的に活性化ＫＭの４が生成され
ることが見出された。ロータ−のデイＺスク材料として
、できる限り純粋なセルロースを用いるのが好ましい。
セルロールはＫＭｎ０４を活性他Ｍの２に変成するため
の還元剤として作用するものと考えられる。ＫＭｎ０４
／Ｍｎ０２の糸は他の利点をも有する。

酸Ｚ化剤が消費されるときに生成する２価のマンガン（
Ｍｎ（ロ））の塩は白色であるから、これが系の指示体
を形成するのである。これは活性な材料がほぼ酒渇され
たことを示し、フィルターが交換される。他の酸化剤、
例えばＦｅ（ｍ）の塩、酸化物又は水酸化物、Ｓｎ（Ｎ
）、Ｐｂ（Ｗ）、Ｃｅ（ｍ）、Ｔｉ（Ｎ）、バナジウム
等の塩のクロム酸塩又は重クロム酸塩、をディスクの含
浸又はコーティングに用いることもできる。

シア／鉄酸塩（ｍ）及び日２０２の付加物、例えば過ホ
ウ酸塩、過酸化尿素等を用いることもできる。ＫＭｎ０
４及び活性化Ｍｎ０２を含むこれらの酸化剤は単独でも
しくは混合物で用いられてもよい。酸化剤の使用は、空
気の通常の不純物のほとんどが容易に酸化可能なもので
あるから、好ましい。

これらの不純物は、例えば、日２Ｓ、Ｓ０２溶剤蒸気（
アルコール、ケトン、ェステル、炭化水素、アルデヒド
類）アミン、脂、メルカプトン等である。これらの不純
物のあるものは、酸化されると、酸性生成物を与える。

例えば、Ｈ夕及びＳ０２はＳ０３に酸化される。通常、
これらの酸化生成物はシート材料により、例えば下記の
関係に従って、補集される。Ｓ０３十Ｍｎ○→ＭｎＳ０
４ このＭｎ０は、 Ｓ０２十Ｍｎ０２→Ｓ０３十Ｍｎ○ なる反応の生成物である。

フィルターの橘集能力を更に増大させるために、ロータ
ーディスクに含浸もしくはコーティングされる酸化剤に
、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｎａ２Ｃ０３又はＫ２Ｃ０３など
の塩基を添加してもよい。

また、酸化剤をローターの中央部分に適用し、周囲部分
を塩基で含浸もしくはコーティングすることもできる。
変形としては、円筒状（又は非円筒状）体がローターの
周りに置かれ、ローターから出る空気がローターの試薬
と異なる試薬で含浸されたこの体に衝突するようにして
もよい。例えば、もしこの体が塩基で含浸されていれば
、この体は酸化による酸性生成物を桶集するであろう。
ディスクはまた香料で含浸されていてもよく、上記の如
き円筒状体があればこれに適用してもよ夕し・。

また、必要もしくは所望ならば、不純物との反応が激し
く起る場合又はガス状流体が臨界温度にある場合に火災
を避けるために、処理材料中に防炎剤を配合することも
できる。以下添附の図面を参照しながら、実施例によつ
０て本発明の装置を詳しく説明する。

第１図及び第２図に示すガス状流体の清浄装置は、清浄
されるべきガス状流体中において、ケーシングなしに、
操作されるようになしたローター６１を含む。

ローター６１は上部及び下部の固定タワツシヤー６３及
び６４によってシャフト６２に固定されたひだ付けされ
たディスクの形になっている。シャフト６２はモーター
（図示せず）により駆動される。ディスク６１は単に粗
なもしくは気泡の表面を有する薄い材料の垂直の帯から
な０り、この薄い材料はその幅と交叉するように折りた
たまれ、端と端とがいつしよに接合されて、シャフト６
２が通過する中央関口を有する放射状のひだ付リングを
形成している。固定ワッシャー６３，６４はシャフト６
２に取付けられた単純なフタリクションワツシヤーであ
ってもよく、ねじ（図示せず）によって固定されてもよ
い。ディスク６１‘よ、接着剤によって、シャフト６２
に固定されてもよく、あるいはワツシヤー６３及び６４
に固定されてもよい。０ この装置の操作は次のよう
に行われる。

モーターが駆動されると、流体を外に向けて押しやる遠
心ファンとして作用するローター６１を回転させる。ガ
ス状流体はローターのディスクにより外へ押しやられる
。流体がローター（フィルター）の外周に近づくと、速
度が増し、その結果静圧が降下する（ベルヌーィの法則
）。従って、ガス状流体はディスク６１の表面をなめる
ことになり、この密な接触の間に塵の粒子が附着により
流体から除去され、そして汚染ガス並びにエアゾール状
で、化学的に変成可能な汚染物質がディスクに含浸され
た試薬との接触反応もしくは化学反応により補集される
。第１図及び第２図の装置は空気の清浄に特に適する。

それは部屋などの囲い領域内で操作される多数折りたた
みローターを有するこのような装置がこの囲い領域内で
装置を韓合点として空気の循環を作るからである。この
装置による周囲空気の自然な吸引は、低速度での回転で
も装置を介して空気が大量に流れるので、静かななされ
る。ひだ付ディスク６１はローター及びフィルターとし
て完全に機能する。２０仇．ｐ．ｍ．で回転する４０比
駁の外径のディスク６１により生ずる空気の流れはディ
スク１面当り３００で／ｈのオーダーとなる。

２面のひだ付ロータ−に対しては６００わ／ｈのオーダ
ーとなる。

この極めて低速での回転で、装置は騒音を生じない。上
記の流量測定に用いた直径４００肋のディスクは約１柳
厚の半硬質セルロース紙からなり、３〜４伽のディスク
厚となるよう折りたたまれている。第１図及び第２図の
装置を汚染ガス（例えば広Ｓ又はＳ０２）を含む空気を
浄化するのに用いる場合、ひだ付ディスク６１は除去さ
れるべき汚染ガスに応じて、適当な化学試薬で含浸もし
くはコ−ティングされていてもよい。

ロータ−を形成する３ディスクの紙は、天然もしくは合
成繊維からなるものであってもよく、化学試薬で含浸さ
れている（通常はＫＭｎ０４の水溶液で含浸され、２０
〜５０ｑｏの温度において空気中で乾燥される）。前述
したと同様に、ディスク６１は香料又は殺３菌剤で含浸
されていてもよい。

また、第１図の装置はディスク６１を水で飽和させるこ
とによって空気湿潤機として作用するようにすることも
できる。これは、例えば水のジェットをディスクに当て
ることにより又はローターシャフトを多孔質村４料で作
り、これを、例えばタンク中の、水と接触させることに
より、容易に達成することができる。ディスク６１は全
ての生菌を殺し、空気の臭気を中和するために、化学的
もしくは細菌学的に処理されていてもよい。

あるいは、細菌学的生成物を、フィルターに直接適用す
るかわりに、水に添加してもよい。第３図及び第４図は
第１図のディスク６１に類似する３枚のディスク６５，
６６及び６７を含む変形を示す。

これらのディスクはひだ付ディスク６５〜６７に類似の
材料からなる平らな円形シート６８，６９，７０及び７
１（第４図）により支０特され、分離されている。ディ
スク６５〜６７のひだは中央孔７２を残して配列され、
シート６８，６９及び７０は、ローターが回転されると
きに、空気がタービンの中央に引き入れられ、第４図に
矢印７３により示されるように孔７２を通過５し、３枚
のディスク６５，６６及び６７のひだ及びシート６８，
６９，７０及び７１により形成されるみぞの間を流出す
るように配置された、同様の円形の孔を有する。底部シ
ート７１は他のシートよりも小さい中央閉口を有し、こ
れにモーター０（図示せず）の駆動シャフト７４が収容
される。シート７１は２つのワツシヤー７５，７６によ
りシャフト７４に固定されている。ひだ付ディスク６５
〜６７及びシート６８〜７１により形成されるローター
は接着剤、鋲止め等により結合されて夕し、てもよい。
第３図及び第４図のタービンを作るために用いるシート
材料は第１図及び第２図の態様に対して述べたものと同
一で、同じ処理に付されていてもよい。

第３図及び第４図の。

ーターはケーシング、例えば中央の取入れ口と放射状も
しくは切線状の排出口とを有する円筒状又は螺環状のケ
ーシング、に収容されるのが有利である。ローターが半
硬質の気泡プラスチック材料からなる場合には、例えば
熱接合により結合されていてもよい。しかしながら、前
述した態様のロータ−が〈ぎ止め、鋲止め又は縫合の如
き公知の手段により結合され得ることは、当業者には明
らかなところであろう。ローターは新聞用紙からなって
いてもよく、あるいはクレープ状のまたは波型の紙であ
ってもよい。新聞用紙は所望の多孔度と、２００仇．ｐ
．ｍ．までの速度での回転に耐えるに十分な機械強度と
を有する。しかし、これらの新聞用紙は十分な多孔性を
有する他の材料のシート、例えば吸取紙「多孔質のプラ
スチック材料のシート、鉱物材料でカバーされた圧縮繊
維からなるシート等、で置き換えられてもよい。単純に
粗面紙シートからなるローターもしくはフィルターは空
気中に懸濁されている全粒子を確タ実に補集するととも
に煙、花粉、塵やエアーゾールをも顕著に補集する。

空気中に含まれる細菌は一般には常に塵や他の担体によ
り運ばれる。塵粒子はフィルターにより補集されるので
、フィルターは空気清浄効果を有し、実質的に無菌の空
気をＺ送出することができる。ローターもしくはフィル
ターを構成するシートは空気中に含まれる全ての有害な
細菌を殺すために化学的もしくは細菌学的に処理されて
いてもよい。

従って、シートは細菌学的生成物又は殺菌剤Ｚ並びに全
てのタイプの香料で含浸されてもよい。また、前に述べ
たように、多層フィルターのシートは清浄されるべきガ
ス状流体に含まれる臭気又は有毒ガスを中和すために化
学処理されていてもよい。
２前述した態様の装置は同じように作動する
。ガスは蝿乱流をもってローターより流れる。このよう
な健乱流により、懸濁された粒子又は固定されるべき望
ましくないガスの粒子は、ローターが化学試薬で処理さ
れている場合には、タービンの粗２表面に極めて有効に
補集され得ることになる。粗表面の配置は、粗表面を通
過することなく、粗表面に沿って移動する流体の流れの
不連続性を生じさせ、これによって不純物はローター表
面の粗面部分上に沈積され、補集される。また、いくつ
か３のロ−ターはそのいずれも第３図及び第４図の態様
に対して説明したように、いく段かのユニットを形成す
るように数個を結合することができ、これらのローター
は空気取入れ口及び出口開□を有するケーシング内に収
納されていてもよく、ケーシングを有していなくてもよ
い。前述したフィルターは交換可能であり、再使用のた
めに清掃することもできる。

従って経済的でもある。フィルターを構成する材料は、
例えば活性化二酸化マンガン（単独で又は過マンガンカ
リもしくは不純物の酸化酸性生成物を補集することので
きる塩基性物質との混合物として）でコー７ィングする
などの、化学処理されていてもよい。これらはまた香料
又は細菌学的剤でコーティングされていてもよい。これ
らの材料は１種ではなく、特定のガス成分を補集し又は
これと反応するように選ばれる数種のイヒ学識薬でコー
ティングされ得るのであることが理解されよう。固定さ
れた円筒体ないし教頭円錐体は装置のローターの周りに
タービンにより生ずるガス状流体の流れに対し上方及び
／又は下方に偏って置かれていてもよい。

このような多孔質材料の筒体はフィルターを通り抜ける
不純物と反応し、反応生成物を補集することのできる少
くとも１種の化学試薬を有していてもよく、香料及び／
又は殺菌剤で含浸又はコーティングされていてもよい。
また、ローターより出る浄化された空気を加湿するため
に水で含浸されてもよい。あるいは、このような筒体は
フィルターユニットの周囲より出る浄化空気を冷たい表
面上で水を凝縮させることによって乾燥するような冷却
された金属表面を与えるものであってもよい。第１〜４
図に示すタービン以外に多くのタイプのタービンを用い
ることができるということは当業者に容易に理解される
であろう。

従って、本発明は具体的に前述した清浄装置のみに限定
されるものではない。しかしながら、特定的な一面にお
いて、本発明はタービンにより流動されるガス状流体中
に懸濁された粒子を桶集するのに適する粗表面を有する
材料からなるあらゆるタイプのタービンを備えた清浄装
置に関するものであって、それが故に、この装置は２つ
の機能、即ちベンチレーション機能及び清浄もしくは浄
化機能、を与えるのである。また、前述した清浄装置は
全て、第１図の態様に対して詳しく述べたように、加湿
機として作用するように変成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は遠心フィルターとして作用するローターを含む
ガス状流体清浄装置を模式的に示す平面図、第２図は第
１図の装置のロータ−の側面図、第３図は第１図及び第
２図の態様のローターの変形を示す平面図、第４図は第
３図のローターの側面図である。 ０ ６１……ローター、６２……シヤフト、６３，６４
“””ワツシヤー、６５，６７……デイスク、６８〜７
１・…・・シート、７４・…・・駆動シフト、７５，７
６……ワツシヤー。 Ｆ′Ｇ．１ Ｆ／○．２ Ｆ′Ｇ．３ Ｆ′Ｇ．４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンを含むガス状流体の清浄装置であって、前
   記タービンはモーター及びこのモーターにより回転され
   るように駆動可能に接続されたローターを備え、前記ロ
   ーターはこれが回転されたときにその表面に沿って流体
   の撹乱流を生成することのできるひだ状の形を有する少
   なくとも１つの回転デイスクを含み、前記表面がこの表
   面に沿って移動する流体中に存在する粒状の不純物を、
   表面を通過させることなく、補集することのできる粗表
   面であり、これにより前記ローターが流体を循環させる
   とともに清浄することを特徴とするガス状流体の清浄装
   置。 ２ シヤフト、このシヤフト上に設けられた少くとも２
   つの前記回転デイスクの層であって、その中央に近接し
   て少なくとも１つの流体吸引開口を有するデイスク層、
   及び前記回転デイスクのそれぞれの間に置かれた少なく
   とも１つの平らな環状デイスクであって、前記回転デイ
   スクと同じ材料からなるデイスクを含む、特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３ ローターの材料が不織繊維材料である特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ４ ローターが粗表面を有する半硬質セルロース紙シー
   トからなる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ ローターの材料が気泡プラスチック材料からなる特
   許請求の範囲第１項記載の装置。