(57)【要約】【課題】  本発明は、物理的強度が高く、しかも処理能力を向上させることができる新規なサイクロン、このサイクロンを備えてなる粉塵除去装置並びに焼却炉、及び排気ガスの処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】  流体旋回用のサイクロン本体、流体導入用の流体導入口及び流体排出用の排出管からなるサイクロンにおいて、前記サイクロン本体内における前記排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持したことを特徴とするサイクロン。【選択図】  図７
2006021070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体旋回用のサイクロン本体、流体導入用の流体導入口及び流体排出用の排出管からなるサイクロンにおいて、前記サイクロン本体内における前記排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持したことを特徴とするサイクロン。
【請求項２】
保持体が板状体である請求項１に記載のサイクロン。
【請求項３】
板状体には、サイクロン本体における旋回流の回転方向に沿って斜め下に向かう傾斜及び／又はひねりが設けられている請求項２に記載のサイクロン。
【請求項４】
保持体がらせん板であり、１ないし複数のらせん板によりサイクロン本体を仕切ることによって、サイクロン本体内に複数の旋回室を形成し、当該らせん板の重なり部分に生じる隙間を介して、上段の旋回室から下段の旋回室に流体を移送する請求項１に記載のサイクロン。
【請求項５】
流体導入口の径断面積と各らせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積との間に差を設けることにより、各旋回室における流体の旋回速度を制御してなる請求項４に記載のサイクロン。
【請求項６】
保持体が円板であり、１ないし複数の円板によりサイクロン本体を仕切ることによって、サイクロン本体内に複数の旋回室を形成し、該円板における１ないし複数箇所に、上段の旋回室から下段の旋回室に流体を移送する流出入路を設けてなる請求項１に記載のサイクロン。
【請求項７】
流出入路によって、上段の旋回室から流体を流出させると共に、該流体を下段の旋回室内壁に向かって接線方向から導入する請求項６に記載のサイクロン。
【請求項８】
流体導入口の径断面積と流出入路の径断面積との間に差を設けることにより、各旋回室における流体の旋回速度を制御してなる請求項６又は７に記載のサイクロン。
【請求項９】
円板における流出入路の入口端の位置を変えることによって、下段の旋回室への流体の導入状態を制御してなる請求項６ないし８のいずれか１項に記載のサイクロン。
【請求項１０】
サイクロン本体内における保持体を備える位置ごとに、サイクロン本体の内径を小さくしてなる請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のサイクロン。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載されたサイクロンを備えたことを特徴とする粉塵除去装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載されたサイクロンを備えたことを特徴とする焼却炉。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載されたサイクロンを用いて、内燃機関から排出される排気ガスを処理することを特徴とする排気ガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて該被処理物と流体とを処理するサイクロン、このサイクロンを備えてなる粉塵除去装置並びに焼却炉、及び排気ガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理物を含有する流体に対し、旋回運動による遠心力を与えて該流体中の被処理物を処理するいわゆるサイクロン（遠心力集塵装置）は、略筒状のサイクロン本体における流体導入口に管路を接続し、この管路を通して被処理物を含有する流体をサイクロン本体内壁に向かって導入して旋回速度成分を発生させることにより遠心力を与え、流体に比べて比重の大きい被処理物をサイクロン本体の内壁に押し付けつつサイクロン本体下部に落下させ、併せて被処理物が取り除かれた流体をサイクロン本体の中心付近に立てられた排出用の排出管から排出させるものが一般的である。
【０００３】
このサイクロンの原理自体は１９世紀において既に発明されており、現在、このサイクロンの原理を応用した技術は様々な分野において種々開発されている。
【０００４】
しかしながら、単に管路によって流体を導入する従来の方法では、当該管路を通過する流体中の被処理物が管路断面内にほぼ均一に分散しているため、サイクロン本体の流体導入口においては、その断面位置に係らず均一な分布密度の被処理物が流入されることになる。
【０００５】
そのため、サイクロン本体の流体導入口において、該サイクロン本体の中心側から入った粒子は、外側から入った粒子より回転半径が小さくなり、必要な遠心力が十分に得られず、更にサイクロン本体内の旋回流と接触して旋回流を乱すため処理能力を低下させるという問題があった。
【０００６】
この問題については、サイクロン本体を縦長（長尺）にして、サイクロン本体の中心側から入った粒子に対しても十分な遠心力を与える時間を確保することが考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サイクロン本体を縦長にすると、それに応じて流体排出用の排出管も長くして、サイクロン本体内へ深く挿入する必要が生じる。
【０００８】
そして、この排出管は、サイクロン本体における天井面の一箇所のみで固定されていることから、サイクロンの運転中に生じる風圧や振動による物理的負荷が当該排出管とサイクロン本体との接合部分に集中して掛かり、当該接合部分においてクラックや破損が生じ易くなるといった問題がある。
【０００９】
又、このような縦長のサイクロン本体を用いたサイクロンは縦方向に嵩高くなるため、その設置スペースを確保するために、横置きないし斜め置きにせざるを得ない場合が往々にしてあるが、このようにサイクロンを傾けて設置すると、引力により排出管が湾曲し、排出管の端部がサイクロン本体における中心位置を維持することができなくなり、結果として、被処理物を含む流体の処理能力が低下するといった問題もある。
【００１０】
更に、サイクロンに導入された流体は、旋回運動を伴いながらサイクロン本体下部に向かうが、特に、このような縦長のサイクロン本体を用いた場合、サイクロン本体下部に到達するまでに流体の運動エネルギーが消費されて旋回流が消滅してしまうことがあり、一定以上の流体の導入速度を確保できない分野においては、かえって処理能力が低下するという問題が生ずるのである。
【００１１】
他方、前述の流体中の被処理物の導入状態の改善を目的として、流体の進行方向に対して下側に曲率を設けた管路を設けてなる遠心力集塵装置が開発されている（例えば、特許文献１。）。
【００１２】
又、同様に、流体中の被処理物の導入状態の改善を目的として、予め流体にサイクロン内の旋回流と同じ方向の水平な旋回運動を与えるための曲管と、該曲管に接続する整流用の水平直管と、該水平直管に接続し、サイクロン装置の外筒の外側より渦巻き状に外筒内に前記流体を導入する管を設けてなるサイクロン装置も開発されている（例えば、特許文献２。）。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−３２００５５号公報
【特許文献２】特開平１０−３４０２２号公報
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の遠心力集塵装置においては、粉粒体がサイクロンの気体流入口下部に集中し、サイクロンの高さを有効に活用できずに粒子の旋回回数が減少するため、捕集効率が低下するばかりか、サイクロンの流入部における気体の乱れが多くなるため、性能の向上は望めない。
【００１５】
一方、特許文献２に記載のサイクロン装置は、粉流体をサイクロンに導入する前に曲管を通過させて旋回運動を与えることにより、サイクロンの気体導入管の旋回中心から遠い部分に粉流体を集中して流入させるものであるが、粉流体の導入速度（初期速度）が確保できない場合にあっては、単に曲管を通過させるだけでは十分な旋回運動を粉流体に与えることはできず、又、粉流体中の被処理物が質量の小さい微粉塵などの場合にあっては、当該微粉塵に対し十分な遠心力を与えることができないのであり、粉流体中の被処理物の導入状態を改善させることはできない。
【００１６】
そこで、本発明者は、このような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、流体旋回用のサイクロン本体、流体導入用の流体導入口及び流体排出用の排出管からなるサイクロンにおいて、前記サイクロン本体内における前記排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持したことを特徴とする本発明のサイクロンを完成するに至ったのである。
【００１７】
即ち、本発明者は、サイクロン本体内において、排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持することによって排出管を補強すれば、サイクロンの運転中に生じる風圧や振動による物理的負荷が当該排出管とサイクロン本体との接合部分に集中して掛かることに起因するクラックや破損が生じる問題を解消することができるとの知見を得たのである。
【００１８】
又、本発明者は、サイクロン本体内において、排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持すれば、サイクロンを傾けて設置する場合においても、排出管が湾曲することを防止することができ、前記排出管とサイクロン本体内壁間の距離を常に維持することができるとの知見も得たのである。
【００１９】
更に、本発明者は、前記保持体として板状体を用いれば、サイクロン本体内における旋回流を整えることができ、サイクロンの処理能力を向上させることができるとの知見も得たのである。
【００２０】
加えて、本発明者は、前記保持体としてらせん板や円板を用いてサイクロン本体を仕切り、サイクロン本体内に複数の旋回室を形成すれば、各旋回室における流体の導入速度を制御することができる上、流体中の被処理物の分布状態に起因する処理能力の低下という前記従来のサイクロンの欠点を解消することができるという知見も得たのである。
【００２１】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、物理的強度が高く、しかも処理能力を向上させることができる新規なサイクロン、このサイクロンを備えてなる粉塵除去装置並びに焼却炉、及び排気ガスの処理方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】
【００２２】
以上の課題を解決する手段である本発明装置は、流体旋回用のサイクロン本体、流体導入用の流体導入口及び流体排出用の排出管からなるサイクロンにおいて、前記サイクロン本体内における前記排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持したことを特徴とする。
【００２３】
又、本発明の粉塵除去装置及び焼却炉は、前記本発明のサイクロンを備えてなることを特徴とするものであり、更に、本発明の排気ガスの処理方法は、前記本発明のサイクロンを用いて内燃機関から排出される排気ガスを処理することを特徴とする。
【００２４】
以下、本発明のサイクロン、このサイクロンを備えてなる粉塵除去装置並びに焼却炉、及び排気ガスの処理方法について順に詳細に説明する。
【００２５】
本発明のサイクロンによる処理対象物としては、本発明のサイクロン中を滞留することなく速やかに流動することができる程度の流動性があるものであれば特に限定されるものではなく、その状態が液体であっても気体であっても構わない。
【００２６】
具体的に例えば、製造業、発電業、建設業、廃棄物処理業及び農業等の各種産業において排出される排ガスや、バイク、自動車、トラック、バス、機関車及び船舶等の各種交通機関から排出される排気ガス等を挙げることができ、要するに本発明のサイクロンは、何らかの生産活動等によって生じる被処理物を含む流体すべてを対象とするのである。
【００２７】
又、本発明のサイクロンは、流体旋回用のサイクロン本体、流体導入用の流体導入口及び流体排出用の排出管からなり、即ち、略筒状のサイクロン本体における流体導入口から前記被処理物を含有する流体をサイクロン本体内壁に向かって導入して旋回速度成分を発生させることにより遠心力を与え、流体に比べて比重の大きい被処理物をサイクロン本体の内壁に押し付けつつサイクロン本体下部に落下させ、併せて被処理物が取り除かれた流体をサイクロン本体の中心付近に立てられた排出用の排出管から排出させるものである。
【００２８】
そして、本発明のサイクロンは、前記サイクロン本体内において、排出管の１ないし複数箇所を保持体によって保持した点に最も大きな特徴を有する。
【００２９】
即ち、本発明のサイクロンにおいては、サイクロン本体の中心付近に垂直に立てられた排出管の１ないし複数箇所が保持体によって保持されているから、当該排出管が補強されるのであり、サイクロンの運転中に生じる風圧や振動による物理的負荷が当該排出管とサイクロン本体との接合部分に集中して掛かることに起因するクラックや破損が生じる問題を解消できるのである。
【００３０】
又、本発明のサイクロンは、排出管の１ないし複数箇所が保持体によって保持されているから、排出管とサイクロン本体間の距離を常に維持することができるのであり、サイクロンを傾けて設置する場合においても、排出管が湾曲することを防止することができるのである。
【００３１】
なお、本発明のサイクロンにおいて、「排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持する」とは、（１ないし複数の）保持体の両端部ないしは両縁部をサイクロン本体内壁及び排出管にそれぞれ固定することによって排出管を保持（固定）する状態のみを意味するのではなく、更に、保持体の端部ないしは縁部のいずれか一方をサイクロン本体内壁に固定し、もう一方の端部ないしは縁部を排出管近辺において当該排出管に接触ないし近接して排出管を保持する状態や、保持体の端部ないしは縁部のいずれか一方を排出管に固定し、もう一方の端部ないしは縁部をサイクロン内壁近辺において当該サイクロン内壁に接触ないし近接して排出管を保持する状態も意味するのである。
【００３２】
ここで、本発明のサイクロンにおいて用いられる「保持体」は、本発明のサイクロンの運転中に生じる振動や旋回流の風圧或いは引力等の外的負荷が掛かっても排出管の位置をサイクロン本体のほぼ中心部に維持し得るものであればその形状が特に限定されるものではなく、一般的には、ワイヤ状、棒状或いは板状等に形成された保持体を好適に用いることができる。
【００３３】
又、前記保持体の材質についても、本発明のサイクロンの運転中に生じる振動や旋回流の風圧等によって簡単に損傷することが無い程度の物理的強度を有するものであれば特に限定されるものでなく、金属材料、高分子材料、木製材料又はセラミック性材料等の従来公知の材料を適宜選択して用いることができる。
【００３４】
しかしながら、極端に厚みのある保持体によって排出管を保持した場合、サイクロン本体内の旋回流が保持体に接触する際に旋回流を乱す場合がある。
【００３５】
即ち、サイクロンにおける流体導入口から導入された流体中の被処理物は、旋回運動によって生じる遠心力により、サイクロン本体内壁側に押し付けられることから、サイクロン本体内においては、サイクロン本体内壁近辺が最も被処理物の分布密度が高く、中心に向かって被処理物の分布密度が低くなる。
【００３６】
そして、この分布密度の変化は、流体が繰り返し旋回運動を受けながら、サイクロン本体下部に向かうにつれて顕著になるのであり、従って、サイクロンは、このような連続的な旋回運動を流体に与えることにより、流体中の被処理物の分布密度を変化させて流体中の被処理物を処理するものといえる。
【００３７】
しかしながら、サイクロン本体内の旋回流が保持体に接触することによって旋回流が乱されると、そのつど被処理物の分布状体が乱れることになり、サイクロン本体の長さを充分に生かすことができなくなり、処理能力が低下する。
【００３８】
そのため、本発明のサイクロンにおいては、保持体の厚み（保持体における旋回流に対峙する面の厚み）を極力薄くすることが好ましいが、この厚みとしては、サイクロン本体の大きさや流体の導入速度等に応じて適宜選択すべきものであり、一概には限定できるものではないが、一般的には、サイクロン本体における保持体が備え付けられる位置におけるサイクロン本体の内径に対して、０．００１〜０．１程度の比率の厚みとすることが好ましく、更に０．００５〜０．０５程度の比率の厚みとすることが好ましい。
【００３９】
保持体の厚みを、サイクロン本体における保持体が備え付けられる位置におけるサイクロン本体の内径と比較して、０．００１未満の割合とすると、サイクロンの運転中に生じる振動や風圧等の物理的負荷によって保持体に破損が生じる虞があり、一方、０．１を超える割合とすると、厚すぎて、サイクロン本体内の旋回流が保持体に接触することによって旋回流が乱される虞があるためいずれも一般的ではない。
【００４０】
そこで、本発明のサイクロンにおいては、前記保持体として板状体を用いて、これを当該板状体の表面が旋回流の旋回面にほぼ並行するように位置し、当該板状体の表面を旋回流が滑るように構成し、旋回流を極力乱さないようにすることが好ましい。
【００４１】
もっとも、本発明のサイクロンにおいて、保持体として板状体を用いる場合にあっては、当該板状体に、旋回流の回転方向に沿って斜め下に向かう傾斜及び／又はひねりをつけることが好ましく、このような傾斜やひねりを設けることによって、旋回流に方向性を付与しながら、速やかにサイクロン本体下部に送り込むことができるようになるのであり、結果として、旋回流を整えることができ、処理能力を向上させることができるのである。
【００４２】
但し、板状体につける傾斜やひねりを極端につけると、かえって旋回流を乱す場合があるため、本発明のサイクロンにおいて板状体につける傾斜やひねりを設ける場合にあっては、当該傾斜やひねりを旋回流の旋回面に対し０〜３０°程度とすることが一般的である。
【００４３】
特に、本発明のサイクロンにおいては、更に、板状体をらせん板とすることにより、サイクロン本体内の旋回流が、当該らせん板の表面を殆んど抵抗無くなだらかに滑り、らせん板の重なり部分に生じる隙間を通過して、速やかに流体をサイクロン下部に送り込むことができることが確認されている。
【００４４】
そこで、本発明のサイクロンにおいては、保持体をらせん板とし、当該らせん板によりサイクロンを仕切ることによって、サイクロン本体内に複数の旋回室を形成し、当該らせん板の重なり部分に生じる隙間を介して、上段の旋回室から下段の旋回室に流体を移送することが好ましいのである。
【００４５】
即ち、らせん板の重なり部分に生じる隙間を通過した流体は、当該らせん板の表面を殆んど抵抗無くなだらかに滑り、下段の旋回室内壁に向かって速やかに導入されるのであり、言い換えれば、らせん板の重なり部分に生じる隙間に流体を通過させることによって、旋回流における被処理物の分布状態に殆んど変化を与えることなく当該流体にしっかりとした方向性を再度付与することができるのである。
【００４６】
なお、旋回流における被処理物の分布状態に影響を与えないためには、当該らせん板における流体の入口（重なり部分に生じる隙間における流体の入り口）を、旋回室において発生する旋回流に向かって対峙させることが好ましいことは当然である。
【００４７】
ところで、本発明のサイクロンにおいて、保持体としてらせん板を用いた場合、当該らせん板の重なり部分に生じる隙間における断面積をサイクロンにおける流体導入口の径断面積より小さく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を増加させることができ、一方、らせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積をサイクロンにおける流体導入口の径断面積より大きく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を減少させることができる。
【００４８】
又、らせん板を複数用いてサイクロン本体を仕切る場合には、下段のらせん板の重なり部分に生じる隙間における断面積を上段のらせん板の重なり部分に生じる隙間における断面積より小さく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を増加させることができ、一方、下段のらせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積を上段のらせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積より大きく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を減少させることができる。
【００４９】
即ち、本発明のサイクロンにおいて、保持体としてらせん板を設ける場合にあっては、流体導入口の径断面積と各らせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積に差を設けることにより、各旋回室における流体の旋回速度を制御することができるのである。
【００５０】
もっとも、一般的には、サイクロンにおける処理能力を向上させるためには、サイクロン本体における流体の旋回速度が速い方が好ましく、従って、本発明のサイクロンにおいては、流体導入口の径断面積より、らせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積を小さくし、更に、下段のらせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積を上段のらせん板の重なり部分に生じる隙間の断面積より小さく構成することが好ましく、このように構成することにより、当該流体に対して方向性に加えて運動エネルギーも付与することができるのであり、結果として、サイクロン本体の最下端に至るまで旋回流の勢いを維持ないし向上することができるのである。
【００５１】
なお、本発明のサイクロンにおいて、前記らせん板の巻き数としては、特に限定されるものではないが、一般的には、１〜３周程度とすることが好ましく、更に、１．１〜２周程度とすることがより好ましい。
【００５２】
これは、らせん板の巻き数が１周未満となると、充分な方向性を旋回流に与えることができない場合があり、一方、巻き数が３周を超えても殆んど意味が無く、いずれも一般的ではないからである。
【００５３】
又、らせん板の重なり部分に生じる隙間については、旋回流に不必要な抵抗を与えることがないように、終始一定の距離を保つようにすることが好ましい。
【００５４】
ところで、このような旋回流における被処理物の分布状態の維持、旋回流への方向性及び運動エネルギーの付与に関し、本発明者が鋭意検討を重ねたところ、保持体として円板を用い、当該円板によりサイクロン本体を仕切ることによってサイクロン本体内に複数の旋回室を形成し、当該円板における１ないし複数箇所に、上段の旋回室から下段の旋回室に流体を移送する流出入路を設けることによっても達成することができるとの知見を得たのである。
【００５５】
即ち、上段の旋回室における旋回流は、サイクロン本体を仕切る円板の表面を殆んど抵抗無くなだらかに滑ることができるのであり、前記円板における１ないし複数箇所に設けられた流出入路を通過することによって、下段の旋回室内壁に導入されるのである。
【００５６】
又、保持体として円板を用い、当該円板によりサイクロン本体を仕切る場合にあっては、当該円板の側壁に流体が接触することがないことから、当該円板の厚みが旋回流を乱す虞は生じ得ない。
【００５７】
そして、前記流出入路によって、上段の旋回室から流体を流出させると共に下段の旋回室内壁に向かって当該流体を接線方向から導入すれば、旋回流における被処理物の分布状態に殆んど変化を与えることなく当該流体にしっかりとした方向性を再度付与することができるのである。
【００５８】
ここで、円板に設けた流出入路における径断面積をサイクロンにおける流体導入口の径断面積より小さく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を増加させることができ、一方、円板に設けた流出入路の径断面積をサイクロンにおける流体導入口の径断面積より大きく構成した場合は、下段の旋回室への流体の導入速度を減少させることができる。
【００５９】
又、円板を複数用いてサイクロン本体を仕切る場合には、下段の円板に設けた流出入路における径断面積を上段の円板に設けた流出入路における径断面積より小さく構成することによって、下段の旋回室への流体の導入速度を増加させることができ、一方、下段の円板に設けた流出入路の径断面積を上段の円板に設けた流出入路の径断面積より大きく構成することによって、下段の旋回室への流体の導入速度を減少させることができる。
【００６０】
即ち、本発明のサイクロンにおいて、保持体として円板を設ける場合にあっては、流体導入口の径断面積と各円盤に設けた流出入口の径断面積に差を設けることにより、各旋回室における流体の旋回速度を制御することができるのである。
【００６１】
もっとも、一般的に、サイクロンにおける処理能力を向上させるためには、サイクロン本体における流体の旋回速度が速い方が好ましく、従って、本発明のサイクロンにおいては、流体導入口の径断面積より、円盤に設けた流出入口の径断面積を小さくし、更に、下段の円盤に設けた流出入口の径断面積を上段の円盤に設けた流出入口の径断面積より小さく構成することが好ましく、このように構成することにより、当該流体に対して方向性に加えて運動エネルギーも付与することができるのであり、結果として、サイクロン本体の最下端に至るまで旋回流の勢いを維持ないし向上することができるのである。
【００６２】
ところで、前述の如く、サイクロンにおける流体導入口から導入された流体中の被処理物は、旋回運動によって生じる遠心力により、サイクロン本体内壁側に押し付けられることから、サイクロン本体内においては、サイクロン本体内壁近辺が最も被処理物の分布密度が高く、中心に向かって被処理物の分布密度が低くなる。
【００６３】
そのため、本発明のサイクロンにおいて、保持体として円板を用い、当該円板によりサイクロン本体を仕切ると共に流出入路から下部の旋回室へ流体を導入する場合にあっては、当該円板における流出入路の入口端を備える位置に応じて、下部の旋回室へ送り込まれる流体中の被処理物の含有量が変化する。
【００６４】
即ち、前記流出入路における流体の入口端をサイクロン本体（旋回室）内壁近辺に位置した場合は、被処理物の含有量が多い流体が下部の旋回室に送り込まれることになり、一方、前記流出入路における流体の入口端をサイクロン本体（旋回室）内壁より中心側（排出管近辺）に位置した場合は、比較的被処理物の含有量が少ない比較的清浄な流体が下部の旋回室に送り込まれることになる。
【００６５】
つまり、本発明のサイクロンにおいて、保持体として円板を用い、当該円板によりサイクロン本体を仕切ると共に流出入路から下部の旋回室へ流体を導入する場合にあっては、流出入路における流体の入口端の位置をサイクロン本体（旋回室）内壁より中心側（排出管近辺）に位置することにより、各旋回室において、流体中の被処理物を粗取りすることができるのである。
【００６６】
他方、前記流出入路における流体の入口端をサイクロン本体（旋回室）内壁に沿うように位置すると、サイクロン本体（旋回室）内壁に沿って流体が速やかに流出入路に入り易くなり、流体中の被処理物の分布状態に与える影響が小さくなる。
【００６７】
そのため、本発明のサイクロンにおいて、例えば、処理すべき流体中の被処理物の含有量がもともと少ない場合や、被処理物のほとんどが微粉塵である場合などの流体中の被処理物がサイクロン本体内壁に押し付けられ難いような場合等においては、流出入路における流体の入口端をサイクロン本体（旋回室）内壁に沿うように位置することにより、上段の旋回室から下段の旋回室への流体の移動がスムースになり、流体中の被処理物の分布状態に与える影響が小さくなるのである。
【００６８】
即ち、本発明のサイクロンにおいて、保持体として円板を用い、当該円板によりサイクロン本体を仕切ると共に流出入路から下部の旋回室へ流体を導入する場合にあっては、流出入路における流体の入口端の位置を変えることによって、下部の旋回室へ送り込まれる流体の導入状態を制御することができるのである。
【００６９】
又、本発明のサイクロンにおいて、サイクロン本体を複数の円盤で仕切る場合にあっては、例えば、上段側の円板における流出入口の入口端を排出管近辺に位置し、下段側の流出入口の入口端をサイクロン本体（旋回室）内壁に沿わすことにより、上段の旋回室において流体中の被処理物を粗取りすると共に、流体中の被処理物の含有量が少なくなった下段側の旋回室において流体中の被処理物の分布状態を整えることができるのであり、サイクロン全体としての処理能力を一層向上することができるのである。
【００７０】
ところで、一般的なサイクロンにおいて被処理物を含む流体をサイクロン本体内で旋回運動させる場合、該サイクロン本体としては、当該サイクロンにおける流体導入口が備えられる位置からサイクロン本体下部に向かって内径を小さくすることが好ましく、このように構成することによって、流体導入管からサイクロン本体内に導入された流体の旋回速度を加速させることができ、流体中の被処理物に対してより強力な遠心力を与えることができる。
【００７１】
この場合、サイクロン本体の内径を流体導入口が備えられる位置からサイクロン本体下部に向かって連続的（なだらかに）に小さくしてもよいが、本発明のサイクロンにおいては、特に、保持体を備える位置ごとにサイクロン本体の内径を段階的に小さくするのが好ましく、このように構成することにより、保持体の端部ないし縁部とサイクロン本体内に設けられた各段とを面接触させて固定することができ、サイクロンの耐久性をより一層向上することができるのである。
【００７２】
特に、保持体としてらせん板や円板を用いてサイクロン本体を複数の旋回室に分ける場合においては、各旋回室が極端に加圧状態になることがあり、そのため、本発明のサイクロンにおいては、らせん板や円板の縁部とサイクロン本体内に設けられた各段とを面接触させてしっかりと固定し、旋回室が極端に加圧状態になっても、保持体等が破損しないようにすることが好ましいのである。
【００７３】
本発明の粉塵除去装置は、前記本発明のサイクロンを備えたことを特徴とする新規な粉塵除去装置であり、即ち、各種産業において排出される粉塵を含有する流体を本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高い非常に優れた粉塵除去装置である。
【００７４】
又、本発明の焼却炉は、前記本発明装置を備えたことを特徴とする新規な焼却炉であり、即ち、焼却炉から排出されるダイオキシン等の有害物質を含む焼却灰を含有する煙を本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高い非常に優れた焼却炉である。
【００７５】
更に、本発明の排気ガス処理方法は、前記本発明装置を用いて内燃機関から排出される排気ガスを処理することを特徴とするものであり、即ち、自動車や船舶等のエンジンに代表される内燃機関から排出される排気ガスを本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高く、しかも流体の旋回速度を制御することにより、排出速度を制御・向上することができるため、いわゆる「フケ」が良好になり、馬力を向上することもできる非常に優れた排気ガスの処理方法である。
【発明の効果】
【００７６】
本発明は上記構成を有し、物理的強度が高く、しかも処理能力を向上させることができる新規なサイクロン、このサイクロンを備えてなる粉塵除去装置並びに焼却炉、及び排気ガスの処理方法である。
【００７７】
即ち、本発明のサイクロンは、サイクロン本体内において、排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持することによって排出管を補強しているから、サイクロンの運転中に生じる風圧や振動による物理的負荷が当該排出管とサイクロン本体との接合部分に集中して掛かることに起因するクラックや破損が生じる問題を解消できるのである。
【００７８】
又、本発明のサイクロンは、サイクロン本体内において、排出管の１ないし複数箇所を保持体で保持しているから、サイクロンを傾けて設置する場合においても、排出管が湾曲することを防止することができ、前記排出管とサイクロン本体内壁間の距離を常に維持することができるのである。
【００７９】
更に、本発明のサイクロンにおいて、前記保持体として板状体を用いた場合にあっては、サイクロン本体内における旋回流を整えることができ、サイクロン装置の処理能力を向上させることができるのである。
【００８０】
加えて、本発明のサイクロンにおいて、前記保持体としてらせん板や円板を用いてサイクロン本体を仕切り、サイクロン本体内に複数の旋回室を形成した場合にあっては、各旋回室における流体の導入速度を制御することができる上、流体中の被処理物の分布状態に起因する処理能力の低下という前記従来のサイクロンの欠点を解消することができるのである。
【００８１】
本発明の粉塵除去装置は、前記本発明のサイクロンを備えたことを特徴とする新規な粉塵除去装置であり、即ち、各種産業において排出される粉塵を含有する流体を本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高い非常に優れた粉塵除去装置である。
【００８２】
又、本発明の焼却炉は、前記本発明装置を備えたことを特徴とする新規な焼却炉であり、即ち、焼却炉から排出されるダイオキシン等の有害物質を含む焼却灰を含有する煙を本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高い非常に優れた焼却炉である。
【００８３】
更に、本発明の排気ガス処理方法は、前記本発明装置を用いて内燃機関から排出される排気ガスを処理することを特徴とするものであり、即ち、自動車や船舶等のエンジンに代表される内燃機関から排出される排気ガスを本発明のサイクロンに導入して処理するものであり、耐久性に優れ、処理能力が高く、しかも流体の旋回速度を制御することにより、排出速度を制御・向上することができるため、いわゆる「フケ」が良好になり、馬力を向上することもできる非常に優れた排気ガスの処理方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８４】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００８５】
図１は、実施例１に係る本発明のサイクロン１を示す模式図であり、サイクロン本体２を透過状態で示すことにより、当該サイクロン本体２内が視認できるようにしてある。
【００８６】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、導入された流体をサイクロン本体２内で旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物を処理する原理を利用した従来公知のサイクロンであり、流体旋回用の略円柱状の胴体部２１及び該胴体部の下部に連続して設けられる略円錐状の胴体下部２２からなるサイクロン本体２、流体導入用の流体導入口３及び流体排出用の排出管４からなる一般的なサイクロン１において、前記サイクロン本体２内における前記排出管４の複数箇所を棒状の保持体５で保持したものである。
【００８７】
即ち、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、サイクロン本体２の中心付近に垂直に立てられた排出管４の複数箇所が保持体５によって保持されているから、当該排出管４が補強されるのであり、サイクロン１の運転中に生じる風圧や振動による物理的負荷が当該排出管４とサイクロン本体２との接合部分に集中して掛かることに起因するクラックや破損が生じる問題を解消できるのである。
【００８８】
又、本実施例に係る本発明のサイクロン１は、排出管４の複数箇所が保持体５によって保持されているから、排出管４とサイクロン本体２間の距離を常に維持することができるのであり、サイクロン１を傾けて設置する場合においても、排出管４が湾曲することを防止することができるのである。
【実施例２】
【００８９】
図２は、実施例２に係る本発明のサイクロン１を示す模式図であり、サイクロン本体２を透過状態で示すことにより、当該サイクロン本体２内が視認できるようにしてある。
【００９０】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、実施例１と同様の一般的なサイクロン１において、サイクロン本体２内における排出管４の複数箇所を板状体６で保持したものである。
【００９１】
即ち、本実施例に係るサイクロン１は、保持体として板状体６を用いて、当該板状体６の表面を旋回流が滑るように構成し、旋回流を極力乱さないようにしたものである。
【００９２】
なお、本実施例においては、板状体６に対し、旋回流の回転方向に沿って斜め下に向かう傾斜を設けており、このような傾斜を設けることによって、旋回流に方向性を付与しながら、速やかにサイクロン本体２の下部に送り込むことができるようになるのである。
【実施例３】
【００９３】
図３は、実施例３に係る本発明のサイクロン１を示す模式図であり、サイクロン本体２を透過状態で示すことにより、当該サイクロン本体２内が視認できるようにしてある。
【００９４】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、実施例１と同様の一般的なサイクロン１において、サイクロン本体２内における排出管４をらせん板７で保持したものである。
【００９５】
即ち、本実施例に係る本発明のサイクロン１は、保持体をらせん板７とし、当該らせん板７によりサイクロンを仕切ることによって、サイクロン本体内に２つの旋回室（２ａ、２ｂ）を形成したものである。
【００９６】
そして、本実施例において、流体導入口３から導入された流体は、らせん板７の重なり部分に生じる隙間を介して、上段の旋回室２ａから下段の旋回室２ｂに流体を送り込まれるのであるが、らせん板７の重なり部分に生じる隙間を通過した流体は、当該らせん板７の表面を殆んど抵抗無くなだらかに滑り、下段の旋回室２ｂ内壁に向かって速やかに導入されるのであり、言い換えれば、らせん板７の重なり部分に生じる隙間に流体を通過させることによって、旋回流における被処理物の分布状態に殆んど変化を与えることなく当該流体にしっかりとした方向性を再度付与することができるのである。
【００９７】
又、本実施例にかかる本発明のサイクロン１においては、流体導入口３の径断面積とらせん板７の重なり部分に生じる隙間の断面積に差を設けることにより、下段の旋回室２ｂにおける流体の導入速度を制御することができるのである。
【００９８】
もっとも、一般的には、サイクロンにおける処理能力を向上させるためには、サイクロン本体２内における流体の旋回速度が速い方が好ましく、従って、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、流体導入口３の径断面積より、らせん板７の重なり部分に生じる隙間の断面積を小さくし、旋回流の勢いを維持ないし向上することが好ましい。
【００９９】
なお、本発明のサイクロンにおいて、前記らせん板７の巻き数としては、１〜３周程度とすることが一般的であり、本実施例においては、１．２周程度の巻き数としている。
【実施例４】
【０１００】
図４は、実施例４に係る本発明のサイクロン１を示す模式図であり、サイクロン本体２を透過状態で示すことにより、当該サイクロン本体２内が視認できるようにしてある。
【０１０１】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、実施例１と同様の一般的なサイクロン１において、サイクロン本体２内における排出管４を円板８で保持したものである。
【０１０２】
即ち、本実施例に係る本発明のサイクロン１は、保持体を円板８とし、当該円板８によりサイクロンを仕切ることによって、サイクロン本体内に２つの旋回室（２ａ、２ｂ）を形成したものである。
【０１０３】
そして、上段の旋回室２ａにおける旋回流は、サイクロン本体２を仕切る円板８の表面を殆んど抵抗無くなだらかに滑り、前記円板に設けられた流出入路９を通過することによって、下段の旋回室２ｂに導入されるのである。
【０１０４】
又、本実施例においては、前記流出入路９によって、上段の旋回室２ａから流体を接線方向から流出させると共に下段の旋回室２ｂ内壁に向かって当該流体を接線方向から導入しているので、旋回流における被処理物の分布状態に殆んど変化を与えることなく当該流体にしっかりとした方向性を再度付与することができるのである。
【０１０５】
なお、本実施例においては、流体導入口３の径断面積と円盤８に設けた流出入口９の径断面積に差を設けることにより、下段の旋回室２ｂにおける流体の導入速度を制御することができる。
【０１０６】
もっとも、一般的には、サイクロンにおける処理能力を向上させるためには、サイクロン本体２における流体の旋回速度が速い方が好ましく、従って、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、流体導入口３の径断面積より、円板８に設けた流出入口９の径断面積を小さくし、旋回流の勢いを維持ないし向上することが好ましい。
【０１０７】
ところで、図５に示すように、サイクロン１における流体導入口３から導入された流体中の被処理物は、旋回運動によって生じる遠心力により、サイクロン本体２内壁側に押し付けられることから、サイクロン本体２内においては、サイクロン本体２内壁近辺が最も被処理物の分布密度が高く、中心に向かって被処理物の分布密度が低くなる。
【０１０８】
そのため、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、円板８における流出入路９の入口端を備える位置に応じて、下部の旋回室２ｂへ送り込まれる流体中の被処理物の含有量が変化する。
【０１０９】
即ち、図６（ａ）に示すように、前記流出入路９における流体の入口端をサイクロン本体２内壁近辺に位置した場合は、被処理物の含有量が多い流体が下部の旋回室２ｂに送り込まれることになり、一方、図６（ｂ）に示すように、前記流出入路９における流体の入口端をサイクロン本体２内壁より中心側（排出管４の近辺）に位置した場合は、比較的被処理物の含有量が少ない比較的清浄な流体が下部の旋回室２ｂに送り込まれることになる。
【０１１０】
つまり、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、流出入路９における流体の入口端の位置をサイクロン本体２内壁より中心側（排出管４の近辺）に位置することにより、上段の旋回室２ａにおいて、流体中の被処理物を粗取りすることができるのである。
【０１１１】
他方、前記流出入路９における流体の入口端をサイクロン本体２内壁に沿うように位置すると、サイクロン本体２内壁に沿って流体が速やかに流出入路９に入り易くなり、流体中の被処理物の分布状体に与える影響が小さくなるのである。
【０１１２】
即ち、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、流出入路９における流体の入口端の位置を変えることによって、下部の旋回室２ｂへ送り込まれる流体の導入状態を制御することができるのである。
【実施例５】
【０１１３】
図７は、実施例５に係る本発明のサイクロン１を示す模式図であり、サイクロン本体２及び円板８を透過状態で示すことにより、当該サイクロン本体２内が視認できるようにしてある。
【０１１４】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、サイクロン本体２内における排出管４を円板８で保持することにより、サイクロン本体２内に２つの旋回室（２ａ、２ｂ）を形成したものであり、特に、円板８を備える位置においてサイクロン本体２の内径を段階的に小さくしたものである。
【０１１５】
即ち、本実施例に係る本発明のサイクロン１は、このように構成することによって、下段の旋回室２ｂにおける流体の旋回速度を加速させるものであり、流体中の被処理物に対してより強力な遠心力を与えることができるのである。
【０１１６】
又、本実施例に係る本発明のサイクロン１は、円板８を備える位置ごとにサイクロン本体２の内径を段階的に小さくしているから、円板８の縁部とサイクロン本体２内に設けられた各段とを面接触させて固定することができ、サイクロンの耐久性をより一層向上することができるのである。
【実施例６】
【０１１７】
図８は、実施例６に係る本発明のサイクロン１を示す断面図である。
【０１１８】
本実施例に係る本発明のサイクロン１は、サイクロン本体２内における排出管４の複数箇所(２箇所)を円板８（８ａ、８ｂ）で保持することにより、サイクロン本体２内に３個の旋回室（２ａ、２ｂ、２ｃ）を形成したものであり、特に、円板８（８ａ、８ｂ）を備える位置ごとにサイクロン本体２の内径を段階的に小さくしたものである。
【０１１９】
そして、本実施例に係る本発明のサイクロン１においては、流体導入口３の径断面積より、円板８ａに設けた流出入口９ａの径断面積を小さくし、更に、流出口９ａの径断面積より、円盤８ｂに設けた流出入口９ａの径断面積が小さくなるように構成することにより、旋回室２ａにおける旋回速度より旋回室２ｂにおける旋回速度を速くすることができ、更に旋回室２ｂにおける旋回速度より旋回室２ｃにおける旋回速度を速くすることができるため、処理能力が著しく向上するのであり、結果として、排出管４から排出される流体の排出速度を著しく向上することができるのである。
【０１２０】
従って、本実施例の如きサイクロン１を内燃機関から排出される排気ガスを処理するために用いると、好適に排気ガスを処理することができる上、いわゆる「フケ」を良好にすることができ、馬力を向上することができるのである。
【０１２１】
なお、本実施例においては、排出管４の端部に、排出管４の内壁に向かって接線方向から流体が排出されるように排出補助管１０が備えられており、このため、サイクロン本体２内から排出される流体は、前記排出補助管１０を通過することにより、排出速度がさらに増加するのであり、一層、「フケ」を向上することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明のサイクロンは、製造業、発電業、建設業、廃棄物処理業及び農業等の各種産業において排出される排ガスや、バイク、自動車、トラック、バス、機関車及び船舶等の各種交通機関から排出される排気ガス等を好適に処理することができるのであり、従って、粉塵除去装置や焼却炉等に限らず、厨房機器、無煙ロースター、集塵設備、空気清浄機、クリーンルーム用設備、船舶用排ガス処理装置、建設機械、農機具、蒸気機関車、ディーゼル機関車、生ゴミ処理機、脱水装置、製材用おがくず分離機或いは皮革屑分別機などにも応用することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、実施例１に係る本発明のサイクロンを示す模式図である。
【図２】図２は、実施例２に係る本発明のサイクロンを示す模式図である。
【図３】図３は、実施例３に係る本発明のサイクロンを示す模式図である
【図４】図４は、実施例４に係る本発明のサイクロンを示す模式図である。
【図５】図５は、実施例４に係る本発明のサイクロンにおける流体中の被処理物の分布を示す模式図である。
【図６】図６は、実施例４に係る本発明のサイクロンにおける流出入口の位置の変化による流体の導入状態の違いを示す模式図である。
【図７】図７は、実施例５に係る本発明のサイクロンを示す模式図である。
【図８】図８は、実施例６に係る本発明のサイクロンを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  サイクロン
２  サイクロン本体
３  流体導入口
４  排出管
５  保持体
６  板状体
７  らせん板
８  円板
９  流出入口
１０  排出補助管
【図１】
2006021070.tif 000003
【図２】
2006021070.tif 000004
【図３】
2006021070.tif 000005
【図４】
2006021070.tif 000006
【図５】
2006021070.tif 000007
【図６】
2006021070.tif 000008
【図７】
2006021070.tif 000009
【図８】
2006021070.tif 000010