(57)【要約】【課題】低イニシャルコストで適切な吸引風量の制御を実現し、ランニングコストも最小限に抑えることができる集塵設備を提供する。【解決手段】集塵手段と、吸引手段と、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードと、前記集塵手段、吸引手段および各フードをそれぞれ接続するダクトと、該各フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパと、前記吸引手段が吸引する風量を検出する圧力検出手段と、該風量および前記各開閉ダンパの開度を調整する制御手段とからなり、該制御手段が、前記各フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性に基づいて、該各開閉ダンパの開度を設定し、調整する演算部を内蔵している。【選択図】図１
2006334445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集塵手段と、吸引手段と、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードと、前記集塵手段、吸引手段および各フードをそれぞれ接続するダクトと、該各フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパと、前記吸引手段が吸引する風量を検出する圧力検出手段と、該風量および前記各開閉ダンパの開度を調整する制御手段とからなり、該制御手段が、前記各フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性に基づいて、該各開閉ダンパの開度を設定し、調整する演算部を内蔵してなることを特徴とする集塵設備。
【請求項２】
前記風量比が、前記フードにおける開閉ダンパの全開時の吸引可能な風量と該フードの設定風量との比である請求項1記載の集塵設備。
【請求項３】
前記演算部が、前記風量比である、前記フードにおける開閉ダンパの全開時の吸引可能な風量と該フードの設定風量との比を演算する演算回路部と、該各フードにおける開閉ダンパの風量比を互いに対比して該風量比が最大となる開閉ダンパを選定する演算回路部と、該フードにおける開閉ダンパの風量比が最大となる開閉ダンパの開度を全開にする演算回路部と、該フードの開閉ダンパの最大風量比と該フード以外の各フードの開閉ダンパの風量比との比である風量比を演算する演算回路部と、前記フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性を用いて、前記最大風量比のフードの開閉ダンパ以外の各フードの開閉ダンパの風量比から該各フードの開閉ダンパの開度を設定する演算回路部とを含む請求項２記載の集塵設備。
【請求項４】
複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードから吸引される塵埃を集塵するにあたり、該フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパの開度を調整する集塵風量の制御法であって、前記各フードの設定風量を検出する工程と、該各フードの設定風量の合計を定風量に制御する工程と、該各フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性に基づいて、該各開閉ダンパの開度を設定する工程と、当該設定した開閉ダンパの開度を調整する工程とを含むことを特徴とする集塵風量の制御法。
【請求項５】
前記風量比である、前記フードにおける開閉ダンパの全開時の吸引可能な風量と該フードの設定風量との比を演算する工程と、該各フードにおける開閉ダンパの風量比を互いに対比して該風量比が最大となる開閉ダンパを選定する工程と、該フードにおける開閉ダンパの風量比が最大となる開閉ダンパの開度を全開にする工程と、該フードの開閉ダンパの最大風量比と該フード以外の各フードの開閉ダンパの風量比との比である風量比を演算する工程と、前記フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性を用いて、前記最大風量比のフードの開閉ダンパ以外の各フードの開閉ダンパの風量比から該各フードの開閉ダンパの開度を設定する工程とを含む請求項４記載の集塵風量の制御法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集塵設備および該設備に用いられる集塵風量の制御法に関する。さらに詳しくは、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードの吸引風量を容易に適正な風量とする集塵設備および該設備に用いられる集塵風量の制御法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製鋼工場や、粉砕工場、金属加工工場、鋳造工場などでは、環境衛生の面から作業環境の改善や公害防止のために、発生する塵埃や粉塵（粉砕物）などを集塵して正常な空気として排出する集塵設備を備えている。
【０００３】
かかる集塵設備は、主として集塵機、送風機、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフード、前記集塵機、送風機および各フードをそれぞれ接続するダクトおよび該各フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパから構成されている。集塵設備では、予め決められた開閉ダンパの開きの個数と開度によって決められたパターンにより、塵埃（発塵物）などを効率よく集塵するために、前記各フードにおける開閉ダンパの開度を調整して、前記フードが吸引する風量を制御している。
【０００４】
たとえば、前記フードの風量を開閉ダンパの開度により調整する制御としては、各フードの必要風量に対して予め設定した開度とする方法がある。しかしながら、この方法では、複数箇所吸引時ではパターンが膨大な数となり、現場での調整および設定変更が複雑になり最適な設定ができない。
【０００５】
一方、圧力センサを用いて、フードにおけるダンパの風量を実測して自動調整する方法がある（特許文献１参照)。しかしながら、この方法では、各フード毎に圧力センサを配置しなければならないので、イニシャルコストは非常に高価なものになるばかりでなく、塵埃や粉塵が多量に含まれる空気を吸引すると、センサの配管が閉塞してしまい、検出能力が低下するおそれがある。また、演算が収束するのに時間がかかりすぎるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４７２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、低イニシャルコストで適切な吸引風量の制御を実現し、ランニングコストも最小限に抑えることができる集塵設備および該設備に用いられる集塵風量の制御法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】
本発明の集塵設備は、集塵手段と、吸引手段と、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードと、前記集塵手段、吸引手段および各フードをそれぞれ接続するダクトと、該各フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパと、前記吸引手段が吸引する風量を検出する圧力検出手段と、該風量および前記各開閉ダンパの開度を調整する制御手段とからなり、該制御手段が、前記各フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性に基づいて、該各開閉ダンパの開度を設定し、調整する演算部を内蔵してなることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の集塵風量の制御法は、複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフードから吸引される塵埃を集塵するにあたり、該フードの下流位置におけるダクトに連結される開閉ダンパの開度を調整する集塵風量の制御法であって、前記各フードの設定風量を検出する工程と、該各フードの設定風量の合計を定風量に制御する工程と、該各フードにおける開閉ダンパの開度と風量比との関係特性に基づいて、該各開閉ダンパの開度を設定する工程と、当該設定した開閉ダンパの開度を調整する工程とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フードの吸引風量を容易に適正な風量とすることができる。
【００１１】
また、開閉ダンパを、各フードの吸引風量のバランス調整に用いるだけであるため、開閉ダンパの絞りによる圧力損失を最小に抑えることができる。このため、吸引手段のインバータの省エネ効果を最大に発揮させることができる。
【００１２】
さらに、従来のようにフードに圧力センサを設けないため、イニシャルコストを抑えつつ、多段階の風量設定や、リニア設定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて本発明の集塵設備および該設備に用いられる集塵風量の制御法を説明する。
【００１４】
本発明の一実施の形態にかかわる集塵設備は、図１に示されるように、少なくとも集塵手段１、吸引手段２、吸引部３および制御手段４から構成されている。
【００１５】
前記集塵手段１は、本発明においては、とくに限定されるものではないが、たとえば塵埃などの種類により、ケーシング内のガス流路に多数の濾布を固定して吊り下げているフイルタ式集塵機や、ケーシング内に電動機と羽根を有する遠心送風機、放電電極と集塵電極とのあいだの空気中にコロナ放電を発生させて、該集塵電極に塵埃・粉塵を付着させるようにした電気集塵機などを適宜選定することができる。
【００１６】
また、前記吸引手段２は、塵埃などを含んだ空気を吸引することができる構造であれば、本発明においては、とくに限定されるものではなく、たとえば送風機などを適宜選定することができる。また、前記吸引手段２は、該吸引手段２の吸入口に設けられる圧力検出手段５である動圧センサにより、吸引される空気（ガス）の動圧を測定して風量を検出したのち、当該検出信号に基づいて記制御手段３に内蔵されるインバータ６により該風量を設定風量（各吸引部において、発塵物を吸引するのに必要な風量（試運転時に吸引状況を目視しながら、ピトー管を用いて実測し、決定した値の合計値）となるようにＰＩＤ（比例動作(Proportional)、積分動作(lntegral)、微分動作(Derivative)）制御している。なお、風量は、配管の断面積と流速の積であり、流速は圧力に置き換えることができるため、所定の計算式により求めることができる。
【００１７】
本発明においては、前記集塵手段１と吸引手段２とは、別体の装置であり第２メインダクト９ｂにより接続されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば集塵手段内に吸引手段を内蔵した装置とすることもできる。また、本発明においては、集塵手段１が吸引手段２と吸引部３とのあいだに配置されているが、とくにこの配置に限定されるものではなく、集塵手段１の配置は、集塵手段の種類や性能などおよび、塵埃などの種類や吸引手段２の種類などを考慮して適宜選定することができる。
【００１８】
前記吸引部３は、工場などの室内における複数の塵埃発生位置に向けて配置されるフード７と開閉ダンパ８とから構成されている。該フード７は、前記集塵手段１に接続される第１メインダクト９ａから分岐する分岐ダクト９ｃの先端に連結されている。また、前記開閉ダンパ８は、前記フード７の下流位置における分岐ダクト９ｃの途中に連結されている。該フード７としては、塵埃を効率よく吸引できる形状であれば、とくに限定されるものではない。また、前記開閉ダンパ８としては、たとえばバタフライダンパ、前記制御手段４との信号をやり取りするコントローラーを内蔵した駆動用モータ（または空気圧、油圧駆動機）などからなる構造とすることができる。
【００１９】
また、前記開閉ダンパ８は、前記集塵手段１に接続されており、たとえばインバータ制御の吸引手段２により、フード７から塵埃を含む空気を吸引し、集塵手段１へ送り込むようにしている。また、該各フード７の吸引量は、各開閉ダンパ８のコントローラーにより風量調整が行われている。
【００２０】
本実施の形態では、該吸引部３の配置は、３箇所に配置されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば求められる環境の度合いに応じて適宜選定することができる。
【００２１】
前記制御手段４は、前記フード７の設定風量および該フード７における開閉ダンパ８の開度を設定し、調整する演算部を内蔵している。この演算部では、前記各フード７における開閉ダンパ８の開度と風量比との関係特性（開閉ダンパの開度−風量比の関係特性）に基づいて、該各開閉ダンパ８の開度を設定している。なお、風量比とは、前記フード７における開閉ダンパ８の全開時の吸引可能な風量と該フード７の設定風量との比（すなわち、自ダンパ全開時の風量に対する設定風量の比率）である。そして、前記開閉ダンパの開度と風量比との関係特性は、図２に示されるように、各開閉ダンパにおいて、開閉ダンパの全開時の吸引風量を１００％としたときの設定風量の比率でもって測定（図中のプロット点）により求めることができる。通常、開閉ダンパ８はバタフライダンパであるため、前記関係特性は、図２に示されるように２つの屈曲点をもつ屈曲直線で描かれる。そこで、本実施の形態では、演算しやすくするために、屈曲点を区切り、図中の風量比軸におけるＤ、Ｅ、ＦおよびＧの比例帯に分割して、関係特性を近似屈曲線として扱っている。ここで、それぞれの比例帯について、開閉ダンパの開度を決定する比例係数（各比例帯においてのダンパ開度偏差／風量比偏差（たとえば比例帯ＥであればＡ／Ｅ）にて求めることができる。なお、これは後述する制御法の（６）項にてダンパ開度を決定する際に使用する。）は、プログラム内蔵方式でシーケンス制御するＰＬＣ（プログラマブルコントローラー）により演算し求めることができる。
【００２２】
したがって、本実施の形態における演算部は、前記風量比を演算する演算回路部と、該各フード７における開閉ダンパ８の風量比を互いに対比して該風量比が最大となる開閉ダンパ８を選定する演算回路部と、該フード７における開閉ダンパの風量比が最大となる開閉ダンパ８の開度を全開にする演算回路部と、該フード７の開閉ダンパ８の最大風量比と該フード７以外の各フード８の開閉ダンパ７の風量比との比である風量比を演算する演算回路部と、前記関係特性を用いて、前記最大風量比のフード７の開閉ダンパ８以外の各フード７の開閉ダンパ８の風量比から該各フード７の開閉ダンパ８の開度を設定する演算回路部とを含んでいる。
【００２３】
つぎに本発明の集塵風量の制御法にかかわる一実施の形態を図３に基づいて説明する。
（１）フードにより吸引する発塵対象からの発塵量は常に一定ではなく、たとえば溶解炉であれば、炉に材料を投入したとき、材料を溶解するとき、溶解した材料を炉を傾動させて取り出すときなどそれぞれの状態で発塵量が変わる。よって、各状態で必要な吸引風量も変わるため、設定を変える必要がある（なお、設定を変更する具体的手段としては、炉の操業状態が判断できる信号（リミットスイッチ信号）や、人間が状態、材料種別に応じてスイッチによる選択操作を行なうことで、予め設定しておいた風量数値を切り換える方法がある）。このため、まず、各フードにおける設定風量を変更するか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、吸引手段の吸引口において、動圧を測定し、風量を算出している。該吸引手段のインバータは、この風量を設定風量となるように吸引手段の回転数をＰＩＤ制御して、各設定風量を合計した風量（目標風量）を目標値として、定風量制御を行っている。
（２）ついで各フードの開閉ダンパの設定風量の信号が制御手段に入力されると、ダンパ全開時の吸引可能な風量を１００％とした場合の前記設定風量の比率としての風量比（単に自ダンパ全開時の風量に対する風量比という）に変換する（ステップＳ２）。
（３）ついで各フードにおける開閉ダンパの風量比を互いに比較したのち、最大風量比の開閉ダンパを選定する（ステップＳ３）。
（４）ついで最大風量比となる開閉ダンパの開度を１００％に設定する（ステップＳ４）。
（５）ついで最大風量比ではないと判断された残りの（他の）開閉ダンパについて、最大風量比に対する風量比の比率（（各フードにおける開閉ダンパの風量比／最大風量比）×１００％）を再度算出する（ステップＳ５）。
（６）ついで前記ステップＳ５において算出された比率（風量比）を予め求められる関係特性（図２参照）演算にあてはめ、残りの開閉ダンパの開度を設定する（ステップＳ６）。たとえば算出された風量比がａであるとすると、ａは図２の比例帯Ｆに当てはまることから、ダンパ開度ｂは、つぎの式により求めることができる。
【００２４】
2006334445.tif 000003
【００２５】
以上、本実施の形態によれば、風量を調整するための開閉ダンパの開度−風量比を近似屈曲線とした関係特性を用いることから、目標風量に対する所定の開閉ダンパの開度をＰＬＣ制御の演算により決定することができる。したがって、前記関係特性と各フードの開閉ダンパに必要な設定風量により各開閉ダンパの開度を設定することができる。
【００２６】
また、吸引手段の回転数をインバータで制御することで、複数箇所での吸引時には、最大自己風量比（自ダンパ全開時の風量に対する設定風量の最大風量比）のフードの開閉ダンパを全開とし、残りのフードの開閉ダンパは、全開フードにおける開閉ダンパの風量比に対する風量比を算出したのち、前記関係特性から開閉ダンパの開度を決定することができる。また、目標風量はインバータと動圧センサにより定風量制御を行うことができる。
【００２７】
このため、エネルギーロスを最小限に抑えて、風量調整のための開閉ダンパによる絞りを行うことができる。
【００２８】
したがって、開閉ダンパを、各フードの吸引風量のバランス調整に用いるだけであるため、開閉ダンパの絞りによる圧力損失を最小に抑えることができる。このため、吸引手段のインバータの省エネ効果を最大に発揮させることができる。
【００２９】
また、従来のようにフードに圧力センサを設けないため、イニシャルコストを抑えつつ、多段階の風量設定（パターン的に切り換わる発塵対象の状態に合わせ、設定風量を任意点数の予め入力した数値に切り換える方法）や、リニア設定（常に発塵量が変化する対象に合わせ、連続的に設定風量を変化させ必要な風量に追従させる方法。たとえば発塵量を目視しながら人間がボリューム操作により設定風量を調節する方法や、発塵対象の温度変化に比例して必要な風量が変化する場合に、温度比例により設定風量を変化させる方法など）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる集塵設備の模式図である。
【図２】本発明における開閉ダンパの開度と風量比との関係特性を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態にかかわるフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１    集塵手段
２    吸引手段
３    吸引部
４    制御手段
５    圧力検出手段
６    インバータ
７    フード
８    開閉ダンパ
９ａ  第１メインダクト
９ｂ  第２メインダクト
９ｃ  分岐ダクト
【図１】
2006334445.tif 000004
【図２】
2006334445.tif 000005
【図３】
2006334445.tif 000006