特開 2022-151896 気体清浄装置および気体清浄装置用集液部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022151896

(43)【公開日】2022-10-11

(54)【発明の名称】気体清浄装置および気体清浄装置用集液部材

(51)【国際特許分類】

   B01D 45/08 20060101AFI20221003BHJP

   B01D 47/02 20060101ALI20221003BHJP

【ＦＩ】

B01D45/08 Z

B01D47/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021054451

(22)【出願日】2021-03-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】596173193

【氏名又は名称】石丸 武三

(74)【代理人】

【識別番号】100119367

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 理

(74)【代理人】

【識別番号】100142217

【弁理士】

【氏名又は名称】小笠原 宜紀

(72)【発明者】

【氏名】石丸 武三

【テーマコード（参考）】

4D031

4D032

【Ｆターム（参考）】

4D031AB01

4D031AB26

4D031BA03

4D031BA07

4D031DA04

4D031EA01

4D032AA11

4D032AC08

4D032AC39

4D032BA06

4D032DA02

4D032DA04

(57)【要約】

【課題】
気体中から液体を効果的に除去し回収できる気体清浄装置および気体清浄装置用集液部材を提供する。
【解決手段】
気体清浄装置用集液部材１５は、液体流路となる溝１６を備え、断面において、所定の方向に凸な曲線である第１曲線部１７および第２曲線部１８と、第１曲線部の第１端部１７ａから第２曲線部の第１端部１８ａを結ぶ滑らかな曲線である第３曲線部１９と、第１曲線部の第２端部１７ｂから第２曲線部の第４端部１８ｂを結ぶ滑らかな曲線である第４曲線部２０とを有し、第１曲線部１７、第２曲線部１８、第３曲線部１９および第４曲線部２０により断面における外周となる閉曲線が形成されており、第２曲線部１８により溝１６が形成されている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体流路となる溝を備え、
断面において、所定の方向に凸な曲線である第１曲線部および第２曲線部と、
第１曲線部の第１端部から第２曲線部の第１端部を結ぶ滑らかな曲線である第３曲線部と、
第１曲線部の第２端部から第２曲線部の第２端部を結ぶ滑らかな曲線である第４曲線部とを有し、
第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部および第４曲線部により断面における外周となる閉曲線が形成されており、
第２曲線部により溝が形成されている気体清浄装置用集液部材。

【請求項2】

中空管により形成され、
断面において一部の壁部が対向する側の壁部の方向に入り込んで溝部を形成している請求項１に記載の気体清浄装置用集液部材。

【請求項3】

第１室と、第２室と、第１室と第２室を仕切る仕切り壁と、第１室に設けられた気体導入口と、第２室に設けられた排気口と、第１室と第２室の下に設けられた液槽と、第１室と第２室の境界部において液槽中に設けられる液体噴き上げ部材と、気体に含まれる液体を除去する液体回収部材を有し、
液体回収部材は複数の集液部材を備え、
集液部材は流体流路となる溝を備え、断面において、所定の方向に凸な曲線である第１曲線部および第２曲線部と、第１曲線部の第１端部から第２曲線部の第１端部を結ぶ滑らかな曲線である第３曲線部と、第１曲線部の第２端部から第２曲線部の第２端部を結ぶ滑らかな曲線である第４曲線部とを有し、第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部および第４曲線部により断面における外周となる閉曲線が形成されており、第２曲線部により溝が形成されていて、
集液部材の第１曲線部は液体噴き上げ部材を通過した気体の流れの風上側に向けられ、
集液部材が溝部を上向きにして斜めにあるいは垂直に設置されている気体清浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、気体中に浮遊する異物を除去する気体清浄装置に関し、特に気体を液体に接触させることによって異物を除去する湿式の気体清浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

塗装場や工作現場では、塗料の粉や工作材料の切削屑などの異物が粉塵として空気中に浮遊する。そのような浮遊物を含む気体を効果的に浄化するために、湿式の集塵装置が普及している。異物を含む気体を水などの液体に接触させて、気体中の異物を液体に捕捉させる。こうして、気体から異物が除去される。

【0003】

しかし、接触した液体は霧状に吹き上がり、気体中には相当の量の液体が液滴として含まれる。そこで、気体を排出する前に気体中に含まれる液体を除去する必要がある。特許文献１には複数の箇所にアングルを配している。アングルに接触した際に、ミストに含まれる液部の微小な粒子が集合してより大きな液滴へと変わる。また、液分を含有する気体から液分を除去する液切板を配している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－４００１２号公開特許公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

湿式の除塵装置においては特許文献１のアングルや液切板のように気体の流れを妨げる部材が置かれる。このような部材を置くと、気体中の液体はその部材に液摘として一時的に付着する。しかし、その付着した液体は簡単には液槽には回収されない。付着した液体は、気体の流れによってアングルなどの部材表面に押し当てられるので、滴として落下しにくい。

【0006】

さらに、液摘が成長してアングル等の表面を離脱しても、風圧によってふたたび巻き上げられて大部分が気体中に戻ってしまう。したがって、液体の気体からの除去は十分ではなく、液体を粉塵成分とともに回収することは困難である。十分な回収をするためには、アングルなどの部材の段数を増やす必要があるが、装置は複雑・高価となり、また、多数の段数のアングル間の気体の通過のために大きな送風装置が必要となる。

【0007】

この発明は、気体中から液体を効果的に除去し回収できる気体清浄装置および気体清浄装置用集液部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、この発明の気体清浄装置用集液部材は、液体流路となる溝を備え、断面において、所定の方向に凸な曲線である第１曲線部および第２曲線部と、第１曲線部の第１端部から第２曲線部の第１端部を結ぶ滑らかな曲線である第３曲線部と、第１曲線部の第２端部から第２曲線部の第２端部を結ぶ滑らかな曲線である第４曲線部とを有し、第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部および第４曲線部により断面における外周となる閉曲線が形成されており、第１曲線部により溝が形成されている。また、中空管により形成し、断面において一部の壁部が対向する側の壁部の方向に入り込んで溝部を形成するようにすることによって、薄肉円筒管から容易に製造することができる。

【0009】

この発明の気体清浄装置は、気体清浄装置用集液部材を備えており、第１室と、第２室と、第１室と第２室を仕切る仕切り壁と、第１室に設けられた気体導入口と、第２室に設けられた排気口と、第１室と第２室の下に設けられた液槽と、第１室と第２室の境界部において液槽中に設けられる液体噴き上げ部材と、気体に含まれる液体を除去する液体回収部材を有し、
液体回収部材は複数の集液部材を備え、
集液部材は流体流路となる溝を備え、断面において、所定の方向に凸な曲線である第１曲線部および第２曲線部と、第１曲線部の第１端部から第２曲線部の第１端部を結ぶ滑らかな曲線である第３曲線部と、第１曲線部の第２端部から第２曲線部の第２端部を結ぶ滑らかな曲線である第４曲線部とを有し、第１曲線部、第２曲線部、第３曲線部および第４曲線部により断面における外周となる閉曲線が形成されており、第２曲線部により溝が形成されていて、
集液部材の第１曲線部は液体噴き上げ部材を通過した気体の流れの風上側に向けられ、
集液部材が溝部を上向きにして斜めにあるいは垂直に設置されている。

【発明の効果】

【0010】

この発明の気体清浄装置および気体清浄装置用集液部材は、集液部材により気体中に含まれる液体を付着させ、再び気体中に拡散させることなく効率的に回収できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】気体清浄装置の構造を模式的に示す断面図である。

【図2】噴霧ノズルの配置を示すＡ矢視図である。

【図3】噴き出しゲート板を示す拡大正面図である。

【図4】同Ｂ矢視図である。

【図5】液体回収部材を示すＣ矢視図である。

【図6】集液部材を示す正面図である。

【図7】同平面図である。

【図8】同断面図である。

【図9】集液部材の別の例を示す同断面図である。

【図10】気体清浄装置の外観を示す断面図である。

【図11】同右側面図である。

【図12】同平面図である。

【図13】気体清浄装置の使用方法の例を示す概念図である。

【図14】気体清浄装置の作用を示す正面図である。

【図15】同Ｅ断面図である。

【図16】集液部材の作用を示す概念図である。

【図17】同断面図である。

【図18】気体清浄装置の使用方法の別の例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は気体清浄装置の構造を模式的に示す断面図である。

【0013】

気体清浄装置１は相互に分離された第１室２と第２室３を備える。第１室２と第２室３の間には仕切り壁４が設けられている。また、第１室２と第２室３の下には液槽５が設けられている。第１室２には気体導入口６が、第２室３には排気口７がそれぞれ設けられている。第１室２には気体導入口６から液槽５へ流れる気体に液体を噴霧する噴霧ノズル８が設けられる。

【0014】

液槽５には使用時に基準となる高さまで液体が入れられる。仕切り壁４は基準高さの液面の近くまで設けられている。そして、仕切り壁４の下端に続いて、噴き出しゲート板９が設けられる。この噴き出しゲート板９の下端部は基準高さにある液面よりも下に延びている。さらに、第１室２と第２室３の境界部において液槽中に液体噴き上げ部材１０が噴き出しゲート板９に対向して設けられている。

【0015】

第２室３には、液体回収部材１１が備えられ、さらにその下流には除湿棒１２が設けられている。

【0016】

図２は噴霧ノズルの配置を示すＡ矢視図である。気体導入口６の近くに、複数の噴霧ノズル８のが並列して設けられる。液槽４にストレーナ１３が設けられ、ここを通過した液体が給液管１４を介して噴霧ノズル８に供給される。隣接する噴霧ノズル８の噴霧範囲が一部重複するようになっていて、気体導入口６から液槽５へ流れる気体に対してミストがまんべんなく噴射される。

【0017】

図３は噴き出しゲート板を示す拡大正面図、図４は同Ｂ矢視図である。噴き出しゲート板９は略長方形の板材であり、その幅は仕切り壁４の幅と同じである。下端部にはのこぎり状の凹凸が形成されている。仕切り壁４の下端に続いて取り付けられ、下側が第２室３に向くように傾斜している。そして液槽４に基準高さの液体があり、まだ気体の導入がなされていない状態において、噴き出しゲート板９の下端部は液面よりも下に位置するように配置される。

【0018】

液体噴き上げ部材１０の板状の部材であり、一端部は丸く曲げられており、それ以外の部分は平面である。平面の部分は液槽５の液中にあり、第２室３の側に突き出すように上斜め向きに配置される。曲面部は液中から液面より上に突き出すように配置され、噴き出しゲート板９の下端部に対して所定の距離をおいて対向している。

【0019】

液体回収部材１１について詳細に説明する。図５は液体回収部材を示すＣ矢視図である。液体回収部材１１は複数の集液部材１５を備えている。図６は集液部材を示す正面図、図７は同平面図、図８は同断面図である。

【0020】

集液部材１５は溝１６を有する棒状の部材である。断面において、同じ方向に凸な曲線である第１曲線部１７および第２曲線部１８が形成されている。第１曲線部１７は外に向いて突き出す曲線であり、第２曲線部１８は第１曲線部１７の中に入り込むように内向きに凸な曲線である。そして、この第２曲線部１８が溝１６の底面を形成する。第１曲線部１７と第２曲線部１８は滑らかな曲線であることが好ましい。

【0021】

第１曲線部１７と第２曲線部１８は滑らかな曲線により結ばれる。第１曲線部１７と第２曲線部１８のそれぞれの同じ側の端部（例えば図８において左側の端部１７ａ，１８ａ）を結ぶ曲線を第３曲線部１９とする。また、第１曲線部１７と第２曲線部１８のそれぞれの別の側の端部（例えば図８において右側の端部１７ｂ，１８ｂ）を結ぶ曲線を第４曲線部２０とする。この第３曲線部１９と第４曲線部２０は滑らかな曲線、すなわち微分可能な関数によって表現できる曲線またはそれに同一視できる形状の曲線であることが好ましく、しかもその端点において接続される第１曲線部１７または第２曲線部１８の端点と同じ傾きであることが好ましい。

【0022】

また、第１曲線部１７、第３曲線部１９、第２曲線部１８および第４曲線部２０によって閉曲線が形成され、これが集液部材１５の断面における外周となる。

【0023】

本例の集液部材１５は金属などの材料を口金を通して同一断面の棒状の部材に形成している。このため、正確な寸法で製造することができる。第３曲線部１９と第４曲線部２０の位置にそれぞれ貫通孔２１が長さ方向に設けられており、材料の節約と軽量化がはかられている。後述の通りこの集液部材１５は除湿棒としても使用することができるが、その場合にはこの貫通孔２１を冷媒の通路として使用することができる。

【0024】

図９は集液部材の別の例を示す同断面図である。この例では、薄肉の円筒管を素材としている。円筒管の側面をプレス型などによって押し込むことによって溝部を形成し、さきの例の集液部材に類似した外形にする。薄肉の円筒管を使用することによって、軽くすることができ、また簡易な設備で製造することができる。また、除湿棒としても使用する場合には内部の中空部を冷媒の通路として使用することができる。

【0025】

集液部材１５は一定の間隔で同一平面に平行に設けられ、さらにこれらを複数段にしてちどり状に配置している。本例では各段に１８本程度を並列し、それを４段に設けている。上部保持板２２を仕切り壁５の上部に取り付けて集液部材１５の一端部を固定し、下部保持板２３を液槽４の液面よりやや上の位置に設置して集液部材１５が斜めまたは垂直に設けられている。集液部材１５の第１曲線部１７は下向きで、噴き出しゲート板９や液体噴き上げ部材１０の方に面している。一方、溝１６が形成される第２曲線部１８は噴き出しゲート板９や液体噴き上げ部材１０とは逆側に面しており、仕切り壁５から遠ざかりながら下る。

【0026】

除湿棒１２は液体回収部材１１と排気口７の間に設けられる。内部を冷媒が流れる金属の中空管が複数で平行に設けられており、その両端部にはそれぞれ冷媒循環管２４が接続されている。本例では、気体清浄装置の集液部材１５と同じ断面形状を有する中空管、すなわち図８または図９に示すような断面形状の部材を使用している。やはり、第１曲線部に該当する面を液体回収部材１１の側、すなわち風上に向ける。一方、第２曲線部に該当する面を風下に向け、溝を上向きにした状態で斜めに設置され、樋が形成されている。集液部材１５は垂直に設置してもよく、それで溝の水滴を下に導く流路が形成されるが、本例のように斜めに設置することが好ましい。冷媒によって表面が冷却され、接触した気体に含まれる液体成分が表面、特に第１曲線部に結露し、空気中から除去される。結露した液体は風圧によって第２曲線部に移動し、溝に入ると溝に沿って下りながら液槽５へ回収される。

【0027】

外部から液槽５に液体を供給する供給管２５が接続されており、供給口２６が基準高さよりも上に設けられている。また、水面位置を測定するためのフロート２７も設けられており、液面が基準高さを下回ったときには供給口２６より液体が補給され、液面を基準高さ以上に保っている。

【0028】

一方、液槽５の底の近くには排出口２８が設けられ、バルブ２９を開くと液槽５の底部の液体が外部に排出される。これにより、液槽５の底部に堆積した粉塵などを排出することができる。

【0029】

図１０は気体清浄装置の外観を示す断面図、図１１は同右側面図、図１２は同平面図である。気体清浄装置１は密閉された筐体の内部に設けられており、第１室２の気体導入口６および第２室３の排気口７により気体は筐体内を通過する。正面側および右側面側にそれぞれ扉３０，３１が設けられ、点検、集液部材１５や除湿管１２の清掃、液槽５の堆積物の取り出しなどが行えるようになっている。

【0030】

図１３は気体清浄装置の使用方法の例を示す概念図である。作業場４０は、例えば塗装工場や切削などを行う工作場などであり、そこでは塗料の粉や切削屑などの粉塵が発生し、それらの粉塵が空気中に浮遊する。この作業場４０の排気口４１から気体清浄装置１の気体導入口６へ送風機４３により作業場４０の空気を送る。また、気体清浄装置１の排気口７は作業場４０の気体導入口４２に接続され、気体清浄装置１で浄化された空気が作業場４０に戻されるという循環型になっている。そのため、本例では、図１に示すように除湿管１２を設けて空気中に残った水分も十分に取り除いた上で循環することが好ましい。

【0031】

本例に基いて、気体清浄装置の使用方法および作用について説明する。液槽５には液体として水を基準高さまで入れておく。送風機４３を作動させることによって、空気を気体導入口６より第１室２に送り込む。噴霧ノズル８により液槽５の水をミストとして第１室２に噴出する。空気は進行しながらミストと混合され、空気中に含まれる粉塵の一部は水滴中に取り込まれる。

【0032】

空気は液槽５へ向けて進行し、液面に当たる。図１４は気体清浄装置の作用を示す正面図、図１５は同Ｅ断面図である。液面に達した空気は、噴き出しゲート板９に沿って先端方向に流れ、噴き出しゲート板９の先端で水を水滴として噴き上げながら液体噴き上げ部材１０の先端部の曲面部に当たる。この曲面部は上向きになっており、空気は水滴を噴き上げて第２室３に進入する。空気中の粉塵などの異物の一部は液槽５の水に取り込まれて液槽５に沈殿するが、残りの異物は水滴に取り込まれる。

【0033】

液体噴き上げ部材１０を通過して、水滴と共に噴き上げられた空気は、液体回収部材１１を通る。図１６は集液部材の作用を示す概念図、図１７は同断面図である。水滴を含む空気は多数本の集液部材１５に接しながら進行する。第１曲線部１７が風上側に面しているので、風は第１曲線部１７に強く当たる。空気中に含まれる水滴は、この第１曲線部１７に付着する。また、第１室２および液槽５を通過する際に水に接触せずに空気中に残った粉塵は、集液部材１５の表面に付着した水滴と接することによって、水滴中に取り込まれる。

【0034】

付着した水滴は風圧を受けて、第１曲線部１７に沿って移動する。そして、第３曲線部１９または第４曲線部２０を経て、第２曲線部１８で形成される溝に入る。集液部材１５の外周は連続した滑らかな曲線で構成されているので、水滴は第１曲線部１７から溝１６までスムーズに移動する。付着した水滴は風圧によって風下側の溝１６まで導かれ、移動中に再び空気中に戻りにくい。

【0035】

溝１６は風下を向いており、ほとんど風圧を受けない。溝１６に進入した水滴は、重力により溝１６を通って下降する。すなわち、この集液部材１５は空気中の水滴を付着させて回収するとともに、溝１６によって液槽５に導く樋として作用する。

【0036】

集液部材１５は上部保持板２２と下部保持板２３によって支持されている。上部保持板２２と下部保持板２３には集液部材１５を通すための穴が集液部材１５の本数分の個数形成されている。集液部材１５の下端部の第１曲線部には、ストッパーとなる突起部１５ａが設けられている。集液部材１５の上端部を上部保持板２２の穴に通し、ついで下端部を下部保持板２３の穴に通せば、簡単に集液部材１５を設置できる。突起部１５ａがスットパーとして機能し、集液部材１５の下降が妨げられるのでネジ等を使用しなくても設置できる。取り外しおよび交換も簡単である。上部保持板２２の穴は集液部材１５の外周とほぼ同形状であり、装着したときに隙間がほとんど生じない。したがって、空気はほとんど通過しない。下部保持板２３の穴は、下部は集液部材１５の第１曲線部１７に沿っているが、上部は大きく開いており集液部材１５の溝１６を塞がないようになっている。この上部の穴の広い部分が液体通過領域となっている。溝１６を通って降りてきた水分は、下部保持板２３を通過して液槽５に落下する。こうして、水滴中に含まれた粉塵等の異物とともに液槽５に回収される。

【0037】

液体回収部材１１を通過した空気は水分と共に粉塵等も除去され、清浄になっている。これを排気口７より排出してもよいが、本例では液体回収部材１１と排気口７の間に除湿管１２が設けられている。除湿管１２は中を通る冷媒によって冷却されている。空気が除湿管１２の間を通るとき、含まれている水蒸気が除湿管１２の表面で水滴となって付着し、空気から除去される。こうして、湿度を下げた後に排気口７より排出されて、作業場４０へ戻される。なお、排気口７の入口や、排気口７から作業場４０の気体導入口４２までの途中にフィルターを入れて、浄化を高めてもよい。すでに気体中に残留している異物は少ないので、フィルターは汚れにくく、フィルターの寿命は長い。

【0038】

気体清浄装置１によって気体から除去された粉塵等の異物は液槽５に溜まる。液体中に溶けない成分は、液槽５の底に沈殿・堆積する。バルブを常時、あるいは定期的に開いて堆積物を排出してもよい。また、定期的に気体清浄装置１を停止して、点検・保全を行う際に、液槽５から堆積物をかき出して、扉３０より取り出してもよい。

【0039】

図１８は気体清浄装置の使用方法の別の例を示す概念図である。作業場５０の排気口５１と気体清浄装置１の気体導入口６は接続されていている。作業場５０は塗料の粉や粉塵などの発生しやすい場所であり、たとえば塗装工場などである。本例の気体清浄装置１も図１に示すものと同じでよいが、冷媒循環管２４は省略してもよい。作業場５０と気体清浄装置１は建屋６０の中に設けられている。

【0040】

作業場５０で発生した異物を含む空気は気体導入口６より気体清浄装置１に導入される。気体清浄装置１による浄化は前述の例と同様である。浄化された空気は排気口７より気体清浄装置１から排出される。本例では、この空気は作業場５０に戻されず、排気管５２を通して建屋６０の外に排出される。

【0041】

排気管５２は建屋６０の外では、壁に沿って上に延び、屋根の高さまで達してから、屋根の方向に向いて曲がった屈曲部を有する。そして、この先端は建屋６０の屋根に向いている。気体清浄装置１を通過した空気は浄化されているが、それを外部に向けて直接放出することを避けることによって印象を良くし、近隣との関係を良好にするのに資する。

【0042】

以上、塗装工場や工作場などの空気の浄化を説明したが、この発明は精密機器生産工場用クリーンルームや病院の無菌室、あるいはイベント会場の空気浄化などにも適用できる。この場合、除湿棒の下流にはフィルターを設けることが好ましい。また、液体としては水以外を使用してもよい。たとえば、ウィルス対策として、次亜塩素酸水を使用し、ウィルスを破壊することができる。

【符号の説明】

【0043】

１．気体清浄装置
２．第1室
３．第２室
４．仕切り壁
５．液槽
６．気体導入口
７．排気口
８．噴霧ノズル
９．噴き出しゲート板
１０．液体噴き上げ部材
１１．液体回収部材
１２．除湿管
１３．ストレーナ
１４．給液管
１５．集液部材
１６．溝
１７．第１曲線部
１８．第２曲線部
１９．第３曲線部
２０．第４曲線部
２１．貫通孔
２２．上部保持板
２３．下部保持板
２４．冷媒循環管
２５．供給管
２６．供給口
２７．フロート
２８．排出口
２９．バルブ
３０．扉
３１．扉
４０．作業場
４１．排気口
４２．気体導入口
４３．送風機
５０．作業場
５１．排気
５２．排気管
６０．建屋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】