TW202325386A - 氣體淨化裝置 - Google Patents

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原口秀夫
佐藤康弘
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Abstract

也就是說，本發明的氣體淨化裝置，具備有：殼罩(12)、葉輪(14)、噴嘴(16)；上述殼罩(12)，在底面開口有氣體吸入口(12a)，在側面開口有氣體排出口(12b)；上述葉輪(14)，固定於在上述殼罩(12)內部沿著鉛直方向配置的旋轉軸(18)，且繞上述旋轉軸(18)旋轉；上述噴嘴(16)，將洗淨液(20)噴霧到上述葉輪(14)內。使上述葉輪(14)旋轉且經由上述氣體吸入口(12a)將處理對象的氣體(E)吸入到上述殼罩(12)內，以從上述噴嘴(16)噴霧的上述洗淨液(20)將上述氣體(E)淨化後，再從上述氣體排出口(12b)排出。具有內筒構件(12c)，上述內筒構件(12c)，從上述氣體吸入口(12a)的周緣朝鉛直方向上方突出，且其上端設置在不與上述葉輪(14)的下端部接觸的高度；在上述內筒構件(12c)與上述殼罩(12)的側壁內面部之間設置有儲液部(12d)，上述儲液部(12d)用來將從上述噴嘴(16)所噴霧且通過上述葉輪(14)的洗淨液(20)暫時儲存。

Description

氣體淨化裝置
本發明關於一種氣體淨化裝置，不僅是廢氣，還將包括室內空氣等廣泛的氣體環境中存在的微細粉塵、氣體狀的空氣污染物質、病毒等(以下，簡稱為“粉塵等”)，從該氣體環境中去除。
在這種氣體淨化裝置，以往在下述的專利文獻1(國際公開第2020/183537號)記載有廢氣淨化裝置。該習知技術構造如下所述。具備有：具有廢氣吸入口及廢氣排出口的殼罩、配置於該殼罩內且以旋轉軸所支承的葉輪、及用來將洗淨液噴出到該葉輪內的噴嘴。使上述葉輪旋轉而經由上述廢氣吸入口將包含粉塵及洗淨液可溶性成分的廢氣吸入，從上述噴嘴噴出的洗淨液捕獲廢氣中的粉塵及洗淨液可溶性成分，而將廢氣中所包含的這些成分去除。上述旋轉軸配置於鉛直方向而讓上述葉輪朝水平方向旋轉，並且上述廢氣吸入口開設於上述殼罩的底面。
藉由上述習知技術，由於用來支承葉輪的旋轉軸配置於鉛直方向而讓上述葉輪朝水平方向旋轉，所以離開該葉輪的廢氣及洗淨液會進行氣液接觸且朝水平方向飛散，衝撞殼罩的內壁。接著，與該內壁的壁面衝撞的洗淨液、與洗淨液所捕獲的粉塵，藉由反覆進行上述衝撞讓其粒徑逐漸變大，結果因為重力而沿著內壁流下。同時洗淨液會讓洗淨液可溶性成分溶解且積存。而且由於在殼罩的底面開設有廢氣吸入口，所以在殼罩的內壁面積存的洗淨液、及洗淨液所捕獲的粉塵及洗淨液可溶性成分的大部分，會經由該廢氣吸入口排出到殼罩12之外。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開第2020/183537號
[發明欲解決的課題]
上述習知技術具有下述問題。也就是說，由於是在殼罩內讓葉輪旋轉的構造，所以為了不讓旋轉的葉輪與殼罩接觸，在兩者之間設置有餘隙。因此，在廢氣的淨化對象只有粉塵或洗淨液易溶成分的情況沒有問題，可是在該廢氣的淨化對象為需要對洗淨液溶解或洗淨液的捕獲需要某程度時間的氣體狀的空氣污染物質(例如NOx等)的情況，如果一部分廢氣不經過上述葉輪，而是直接從上述餘隙走捷徑至廢氣排出口，則可能存在廢氣的淨化效率降低的問題。尤其在廢氣吸入口周緣與葉輪下面部之間的餘隙較大的情況，較容易產生該問題。另外，當這種裝置不僅用於淨化廢氣，還用於減少室內空氣中的病毒量時，處理對象的氣體從上述餘隙直接走捷徑到廢氣排出口的情形會是很大的問題。
本發明的主要目的是要提供一種氣體淨化裝置，不僅是廢氣，也能將包含屋內空氣等的廣泛氣體環境中存在的細微粉塵或氣體狀的空氣污染物質或病毒等，從該氣體環境中有效地去除、減低。 [用以解決課題的手段]
為了達成上述目的，本發明，如圖1及圖2所示，如下述構成氣體淨化裝置10。也就是說，本發明的氣體淨化裝置，具備有：殼罩12、葉輪14、噴嘴16；上述殼罩12，在底面開口有氣體吸入口12a，在側面開口有氣體排出口12b；上述葉輪14，固定於在上述殼罩12內部沿著鉛直方向配置的旋轉軸18，且繞上述旋轉軸18旋轉；上述噴嘴16，將洗淨液20噴霧到上述葉輪14內。使上述葉輪14旋轉且經由上述氣體吸入口12a將處理對象的氣體E吸入到上述殼罩12內，以從上述噴嘴16噴霧的上述洗淨液20將上述氣體E淨化後，再從上述氣體排出口12b排出。具有內筒構件12c，上述內筒構件12c，從上述氣體吸入口12a的周緣朝鉛直方向上方突出，且其上端設置在不與上述葉輪14的下端部接觸的高度；在上述內筒構件12c與上述殼罩12的側壁內面部之間設置有儲液部12d，上述儲液部12d用來將從上述噴嘴16所噴霧且通過上述葉輪14的洗淨液20暫時儲存。
該發明例如可達成下述效果。由於具有內筒構件12c，上述內筒構件12c，從氣體吸入口12a的周緣朝鉛直方向上方突出，且其上端設置在不與葉輪14的下端部接觸的高度，所以可使氣體吸入口12a周緣與葉輪14下面部之間的餘隙狹窄化，能盡量減少經由該餘隙而走捷徑到氣體排出口12b的氣體E的量。由於在內筒構件12c與殼罩12的側壁內面部之間設置有儲液部12d，上述儲液部12d用來將從噴嘴16所噴霧且通過葉輪14的洗淨液20暫時儲存，所以通過內筒構件12c上端與葉輪14下面部之間的餘隙的氣體E也能某程度與洗淨液20進行氣液接觸。
在本發明，在上述葉輪14的側周面配設有除霧器22較佳。在該情況，可更促進以葉輪14所吸引的氣體E與洗淨液20的氣液接觸，能使洗淨液20達成的粉塵等的捕獲效率提升。而且藉由將除霧器22配置於葉輪14的側周面，能隨時讓離心力作用於該除霧器22。因此能有效預防氣體E中的粉塵導致該除霧器22產生堵塞情形。
在本發明，使從上述氣體排出口12b排出到殼罩12外的氣體E的一部分再回到上述氣體吸入口12a較佳。在該情況，可讓氣體E的一部分反覆通過葉輪14，則可更提升氣體E中的粉塵等的去除率。
本發明附加有後述實施方式記載的特有構造較佳。 [發明效果]
藉由本發明可提供一種氣體淨化裝置，不僅是廢氣，也能將包含屋內空氣等的廣泛氣體環境中存在的細微粉塵或氣體狀的空氣污染物質或病毒等，從該氣體環境中有效地去除、減低。
以下根據圖1及圖2來說明本發明的一實施方式。圖1是顯示本發明的一實施方式的氣體淨化裝置10的概要的顯示圖。如該圖所示，本實施方式的氣體淨化裝置10，是在由不鏽鋼等的金屬所構成的氣密性且堅固的框體24內收容有：具有氣體吸入口12a及氣體排出口12b的殼罩12、配置於該殼罩12內並且以旋轉軸18所支承的葉輪14、及將洗淨液20噴出到該葉輪14內的噴嘴16。該框體24的形狀並未特別限定，也可為四角柱狀也可為圓柱狀。在圖示實施方式，框體24形成為四角柱狀，在構成其頂棚面的頂板26，在對角上互相分離的位置穿設有氣體導入口26a及氣體排出口26b。在氣體導入口26a嵌插有入口短管28，入口短管28連接著與處理對象的氣體環境(未圖示)連通的配管；在氣體排出口26b嵌插有出口雙重管30，出口雙重管30將處理完畢的氣體E排出到框體24外。後面詳細敘述該出口雙重管30。
在頂板26的中央部設置開口26c，在該頂板26的中央的上部，配置有：在旋轉軸18插通於該開口26c的狀態使葉輪14旋轉驅動的馬達32。在該頂板26的中央下部，垂設有殼罩12的側壁也就是短圓筒狀的管壁34。因此在本實施方式，將框體24的頂板26的中央部分共用為殼罩12的頂板。在將後述的葉輪14收容於管壁34內之後，在上述管壁34的下端部安裝環狀的底板36而完成殼罩12，底板36在中央設置有作為氣體吸入口12a的開口。除此之外，在作為氣體吸入口12a的周緣的該底板36的內周緣，藉由焊接等方式水密性地安裝著內筒構件12c，內筒構件12c，朝鉛直方向上方突出，且其上端設置在不與葉輪14的下端部接觸的高度。因此，在該內筒構件12c與作為殼罩12的側壁內面部的管壁34的內周面之間形成有儲液部12d，儲液部12d用來將從噴嘴16所噴霧且通過葉輪14的洗淨液20暫時儲存。在作為殼罩12的側壁的管壁34的接近氣體排出口26b的位置，開口有氣體排出口12b，氣體排出口12b連通於上述出口雙重管30且用來將通過葉輪14的氣體E從殼罩12內排出。
這裡針對與氣體排出口12b連通的出口雙重管30來說明，該出口雙重管30，具備有：第1管體30a、第2管體30b；第1管體30a是短管狀且嵌插於氣體排出口26b且在其側周面連通於氣體排出口12b；第2管體30b，其上部是以與第1管體30a相同口徑的管體所構成，經由漸縮管38縮小其下部的口徑，並且將縮徑的下部從第1管體30a的上側插入其內部，將第1管體30a的上端40氣密性地密閉。第2管體30b的下端42，是配置在：較氣體排出口12b的下端更下側，且較第1管體30a的下端44更上側的位置。因此，從氣體排出口12b排出的氣體E的一部分，從第2管體30b的下端42流入(回升)到第2管體30b內，而剩餘的部分(剩餘的氣體E與通過氣體排出口12b的洗淨液20)會因為重力影響而於第1管體30a流下而從其下端44回到框體24內。而通過葉輪14而從氣體排出口12b排出的氣體E之中要將多少量送到第2管體30b側，可以藉由適當設定：框體24的容量、使葉輪14旋轉的馬達32的轉數、第1管體30a及/或第2管體30b的長度或口徑等來加以調節。
葉輪14具備有：圓盤狀的頂板46、在頂板46的周緣部的下面部相對於該頂板46的半徑方向以一定角度傾斜，且以預定間隔均等配置在該頂板46的外周部的葉片48、及將該葉片48的下端部彼此連結的環狀的底板50(參考圖2)。
在上述頂板46的中央部穿設有供旋轉軸18插通的軸孔46a，在該軸孔46a插通有旋轉軸18的葉輪14，如圖1所示，從旋轉軸18的前端側安裝固定構件52且將其固定於旋轉軸18。
將上述葉片48的下端部彼此連結的環狀的底板50的內徑，設定成大於在殼罩12的底面開口的氣體吸入口12a的直徑。
在本實施方式的葉輪14，涵蓋於頂板46的外周緣與底板50的外周緣之間全周，架設有由不鏽鋼沖壓金屬所構成的透氣性壁材54，在其內側配設有除霧器22。所謂除霧器22是一種霧分離器，例如，將金屬線或樹脂細絲等以多層層疊作成墊子狀，以增加與流體的接觸表面並且具有較小的壓力損失，可因應需要安裝。本發明所使用的除霧器22的種類沒有特別限定，可以使用網狀除霧器、線狀除霧器等。
噴嘴16是一種噴霧噴嘴，是用來將洗淨液20噴霧到葉輪14內，其頭部配設於葉輪14的底部附近。從該噴嘴16噴出的洗淨液20，可因應處理對象的氣體E的種類適當設定。例如，在處理對象的氣體E是含有粉塵或氯氣(Cl 2)等水溶性成分的廢氣的情況下，主要採用水(淡水)作為洗淨液20。在處理對象的氣體E為含有NOx的廢氣的情況，適合以過氧化氫水溶液作為洗淨液20。此外，在處理對象的氣體E為室內空氣並且希望去除漂浮在空氣中的病毒的情況，適合以次氯水作為洗淨液20。在本實施方式的氣體淨化裝置10，從噴嘴16噴出的大部分洗淨液20會伴隨粉塵等而最後於框體24內流下，儲存於該框體24的底部。因此在框體24的底部安裝有排水管線56、或用於調整所儲存的洗淨液20的液位的配管系統58等。
接著，當使用如以上構造的本實施方式的氣體淨化裝置10時，首先將電力供給到馬達32使其進行動作，並且將洗淨液20從噴嘴16噴出。然後藉由讓葉輪14以預定的轉速(例如3000~4000rpm左右)高速旋轉，在殼罩12的氣體吸入口12a的附近產生負壓，並且在氣體排出口12b的附近產生朝向該氣體排出口12b的正壓，而在殼罩12內產生氣流。
接著雖然未圖示，使設置在較氣體排出口26b更靠近氣體通流方向的下游側的風扇等的吸氣手段進行動作，開始將處理對象也就是氣體E導入到氣體淨化裝置10。然後經由入口短管28導入到框體24內的氣體E，從成為負壓的氣體吸入口12a進入到殼罩12內，讓其與成為微粒的洗淨液20接觸且通過葉輪14，使其衝撞殼罩12的側壁也就是管壁34。在本實施方式的氣體淨化裝置10，由於在葉輪14的側周面配設有除霧器22，所以能更促進以葉輪14所吸引的氣體E與洗淨液20的氣液接觸，能使洗淨液20對粉塵等的去除效率提升。
接著，衝撞管壁34的壁面(以下也稱為「內壁面」)的洗淨液20及洗淨液20所捕獲的氣體E中的粉塵等，藉由反覆上述衝撞讓其粒徑逐漸變大，結果因為重力而沿著上述內壁面流下。而且在將洗淨液20與洗淨液20所捕獲的粉塵等，暫時儲存於殼罩12內的儲液部12d之後，越過內筒構件12c的上端溢出，使其經由氣體吸入口12a排出到殼罩12之外。
另一方面，已將洗淨液20、粉塵等的大部分去除的氣體E，從氣體排出口12b排出到殼罩12之外。在本實施方式的氣體淨化裝置10，在氣體排出口26b裝備有上述出口雙重管30，所以能使從氣體排出口12b排出到殼罩12之外的氣體E的一部分再回到上述氣體吸入口12a。在該情況，可讓氣體E的一部分反覆通過葉輪14，則可更提升氣體E中的粉塵等的去除率。在圖1中，關於顯示氣體E的流動的箭頭，以實線記載表示未通過葉輪14的氣體E，以虛線記載的表示通過葉輪14後的氣體E。
而且將出口雙重管30的第2管體30b的下端42，配置在較氣體排出口12b的下端更下側，且配置在較第1管體30a的下端44更上側的位置，所以可減少從框體24內排出洗淨液20及粉塵等。在更需要減少從框體24內放出洗淨液20及粉塵的情況，則在出口雙重管30的第2管體30b的內部設置除霧器等較佳。
以本實施方式的氣體淨化裝置10進行氣體淨化處理的氣體E，例如是從半導體製程排出的廢氣的情況，則與將氣體E中的溫室效果氣體成分(例如PFCs(全氟化合物)等)熱分解的分解爐組合組成廢氣去除裝置較佳。上述分解爐的熱源可以是任何熱源，只要能夠將爐內溫度升高到氣體E中的溫室效果氣體成分的熱分解溫度即可，例如，適合使用電熱式加熱器、火焰式燃燒器、非過渡型或過渡型電漿炬等。此外，如果熱分解爐是具有由多個小口徑配管組成的多管式熱交換器的高效型構造，則本實施方式的氣體淨化裝置10至少設置於該分解爐的前段(換言之是上游側)的話，如下所述可以使兩者的加乘效應更加顯著。也就是說，在本實施方式的氣體淨化裝置10，可以從氣體E中去除氣體E中的粉塵之中主要0.1μm至60μm程度的粉塵的95%以上，所以可防止多管式的熱交換器的配管堵塞，能長時間穩定使分解爐連續運轉。結果可使氣體E中的溫室效果氣體成分或空氣污染物質的去除效率顯著提升。
在上述實施方式，雖然顯示設置相對於頂板46的半徑方向傾斜一定角度的葉片48來作為葉輪14，而例如雖然未圖示，設置於葉輪14的葉片48的軸部也可與半徑方向一致。在該情況，使葉輪14高速旋轉時所產生的氣體E的吸引力是較上述實施方式更弱，所以在葉輪14的側周面配設有除霧器22的情況，可增加該除霧器22內的氣體E及洗淨液20的滯留時間及移動距離。這樣一來，在該除霧器22內可讓氣體E與洗淨液20充分氣液接觸，能使洗淨液20達成的粉塵等的捕獲效率提升，尤其能提升氣體狀的空氣污染物質或細微的病毒等的捕獲效率。
在上述實施方式，作為嵌插於氣體排出口26b的出口雙重管30，是顯示以：在側周面與氣體排出口12b連通的短管狀的第1管體30a、及從該第1管體30a的上側插入其內部而將第1管體30a的上端40氣密性密閉的第2管體30b所構成，而例如也可如圖3所示，將出口雙重管30作成以：在側周面與氣體排出口12b連通的短管狀的第1管體30a、及配設於該第1管體30a的內部，其上端直接連結於氣體排出口12b，並且其下端42在較氣體排出口12b的下端更下側，且配置在較第1管體30a的下端44更上側的位置的彎頭形狀的第2管體30b所構成。在該情況，與上述實施方式同樣地，因此，從氣體排出口12b排出的氣體E的一部分，從第2管體30b的下端42排出後，直接回升到第1管體30a內，而剩餘的部分(剩餘的氣體E與通過氣體排出口12b的洗淨液20)會因為重力影響而於第1管體30a流下而從其下端44回到框體24內。
在上述實施方式，雖然顯示在氣體淨化裝置10的較氣體排出口26b更靠近氣體通流方向的下游側設置用來輸送氣體E的風扇(未圖示)的情況，而該風扇可因應需要設置，其設置位置不限定於上述型態，例如也可設置在氣體淨化裝置10的較氣體導入口26a更靠近氣體通流方向的上游側。
其他當然可在本領域技術人員可以想像的範圍內做出各種改變。
10:氣體淨化裝置 12:殼罩 12a:氣體吸入口 12b:氣體排出口 12c:內筒構件 12d:儲液部 14:葉輪 16:噴嘴 18:旋轉軸 20:洗淨液 22:除霧器 E:氣體
[圖1]是顯示本發明的一實施方式的氣體淨化裝置的概要的說明圖。 [圖2]是將本發明的一實施方式的葉輪的頂板的局部作成缺口的局部缺口俯視圖。 [圖3]是顯示本發明的其他實施方式的氣體淨化裝置的概要的說明圖。
10:氣體淨化裝置
12:殼罩
12a:氣體吸入口
12b:氣體排出口
12c:內筒構件
12d:儲液部
14:葉輪
16:噴嘴
18:旋轉軸
20:洗淨液
22:除霧器
24:框體
26:頂板
26a:氣體導入口
26b:氣體排出口
26c:開口
28:入口短管
30:出口雙重管
30a:第1管體
30b:第2管體
32:馬達
34:管壁
36:底板
38:漸縮管
40:上端
42:下端
44:下端
46:頂板
46a:軸孔
48:葉片
50:底板
52:固定構件
54:透氣性壁材
56:排水管線
58:配管系統
E:氣體

Claims (3)

  1. 一種氣體淨化裝置，具備有：殼罩(12)、葉輪(14)、噴嘴(16)； 上述殼罩(12)，在底面開口有氣體吸入口(12a)，在側面開口有氣體排出口(12b)； 上述葉輪(14)，固定於在上述殼罩(12)內部沿著鉛直方向配置的旋轉軸(18)，且繞上述旋轉軸(18)旋轉； 上述噴嘴(16)，將洗淨液(20)噴霧到上述葉輪(14)內； 使上述葉輪(14)旋轉且經由上述氣體吸入口(12a)將處理對象的氣體(E)吸入到上述殼罩(12)內，以從上述噴嘴(16)噴霧的上述洗淨液(20)將上述氣體(E)淨化後，再從上述氣體排出口(12b)排出；其特徵為： 具有內筒構件(12c)；上述內筒構件(12c)，從上述氣體吸入口(12a)的周緣朝鉛直方向上方突出，且其上端設置在不與上述葉輪(14)的下端部接觸的高度； 在上述內筒構件(12c)與上述殼罩(12)的側壁內面部之間設置有儲液部(12d)，上述儲液部(12d)用來將從上述噴嘴(16)所噴霧且通過上述葉輪(14)的洗淨液(20)暫時儲存。
  2. 如請求項1的氣體淨化裝置，其中，在上述葉輪(14)的側周面配設有除霧器(22)。
  3. 如請求項1或2的氣體淨化裝置，其中，使從上述氣體排出口(12b)排出到上述殼罩(12)外的上述氣體(E)的一部分再回到上述氣體吸入口(12a)。
TW111106318A 2021-12-29 2022-02-22 氣體淨化裝置 TWI823262B (zh)

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