(57)【特許請求の範囲】
【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り、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濾過式のフィルタが配置された集塵部材において、この濾過式フィルタは、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ていることを特徴とする集塵部材。
【請求項２】
前記濾過式フィルタは、流体の発生源に近い部分に向かってその断面の厚さが減少するよう構成されることにより、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記載の集塵部材。
【請求項３】
前記濾過式フィルタは、流体の発生源に近い部分に向かって当該フィルタ平面における開口比率を大きく設定することにより、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又は２記載の集塵部材。
【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３０〜６０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、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、この濾過式フィルタは、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】
更に、この濾過式フィルタはその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ているため、流体の発生源に近い部分から流体を吸引するため、流体が分散する前にフィルタに吸引されることにより流体中の油蒸気等を効率的に捕集する。
【０００９】
【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。
【００１０】
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構成例を示す。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。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９０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。
【００１７】
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。濾過式のフィルタであるフィルタ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。
【００１８】
図３は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した構成が示されている。
【００１９】
この構成において、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１ａ、１ｂも含めた集塵部材全体が、その正面部部において部材の下方ほど流体（気体）通過時の圧力損失が低下するように構成されることになる。
【００２０】
以上の構成とすることにより集塵部材は、当該集塵部材の上下方向において、下に向かうほど流体の吸引量が多くなるという機能的な特性を有することになる。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。
【００２１】
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）の構成では各開口２がそれぞれ斜めに位置することにより、これらの開口壁面に付着した油分はこの共通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。
【００２２】
図５はさらに別の構成例を示す。
【００２３】
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構成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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。またフィルタ洗浄時のコストを低減することが可能となる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
【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１８０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、更に慣性・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、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と共に、濾過集塵式のフィルタを、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したので、対象の流体が拡散する前に装置内に吸引することが可能となり、装置全体として非常に高い集塵効率を達成することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用される多孔スクリーンの斜視部分図である。
【図２】本発明の構成例を示す集塵部材の断面部分図である。
【図３】本発明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】本発明の他の構成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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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