(57)【要約】【課題】  本発明は、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる新規なサイクロン装置、この装置に用いられる予備旋回部及びこの装置を備えてなる煤煙処理装置並びに排気ガス処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて、該被処理物を含有する流体を処理するサイクロン装置であって、このサイクロン装置は、サイクロン、予備旋回部及び接続路からなり、特に、前記予備旋回部に流体を導入する導入管が、前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、前記接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることを特徴とする。【選択図】  図１
2006068691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて、該被処理物を含有する流体を処理するサイクロン装置であって、このサイクロン装置は、
流体旋回用のサイクロン本体及び流体排出用の排出管からなるサイクロン、
前記流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部本体及び前記流体を前記予備旋回部本体に導入するための導入管からなる予備旋回部、
及び前記予備旋回部本体内において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなり、
特に、前記導入管が、前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、
前記接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることを特徴とするサイクロン装置。
【請求項２】
複数のサイクロンがそれぞれ接続路を介して予備旋回部本体長さ方向略端部に備えられてなる請求項１に記載のサイクロン装置。
【請求項３】
サイクロンにおいて捕集された被処理物を、再度予備旋回部に導入するように構成してなる請求項１又は２に記載のサイクロン装置。
【請求項４】
予備旋回部の少なくとも一部ないしサイクロン装置全部を囲う容器であって、当該容器内において導入管を露出する導入容器が備えられてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
【請求項５】
サイクロンの少なくとも一部ないしサイクロン装置全部を囲う容器であって、当該容器内において排出管を露出する排出容器が備えられてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載のサイクロン装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載されたサイクロン装置を用いて煤煙を処理することを特徴とする煤煙処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載されたサイクロン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排気ガス処理装置。
【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装置及びこの装置を用いてなる煤煙処理装置並びに排気ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体に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装置（遠心力集塵装置）は、現在、多くの分野において広く利用されている。
【０００３】
このサイクロン装置の原理自体は１９世紀に既に発明されており、垂直に立てた略筒状のサイクロン本体における流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の接線方向に導入して旋回速度成分を発生させることにより、流体に比べて比重の大きい被処理物を旋回運動によって発生する遠心力によって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容器本体の中心付近に立てられた排出用の筒から排出させるものが一般的である。
【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入口においては、その断面位置にかかわ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拡散するため処理効率が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで、このような流体中の被処理物の導入状態に着目して、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。）。
【０００７】
又、同様に、このような流体中の被処理物の導入状態に着目して、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。）。
【０００８】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、粉流体の導入スピード（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。
【００１０】
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、これも粉流体の導入スピード（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比重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。
【００１１】
又、前述のように、サイクロンは、サイクロン本体内において流体を旋回運動させて被処理物に遠心力を与えることにより、流体と被処理物とを分離させて処理するものであるが、サイクロン本体内導入される流体の導入状態（流量、流速）に著しい変化が起こると、サイクロン本体内において旋回流が乱れ、被処理物の巻上がりが生じ、この巻上がりにより排出管へ被処理物が混入するといった問題がある。
【００１２】
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、被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて、該被処理物を含有する流体を処理するサイクロン装置であって、このサイクロン装置は、流体旋回用のサイクロン本体及び流体排出用の排出管からなるサイクロン、前記流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部本体及び前記流体を前記予備旋回部本体内に導入するための導入管からなる予備旋回部、及び前記予備旋回部において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなり、特に、前記導入管が、前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、前記接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることを特徴とするサイクロン装置（以下、本発明装置と称する。）を完成するに至ったのである。
【００１３】
即ち、本発明者は、被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、導入管を介して予備旋回部本体内に導入し、該流体に対して予備旋回部本体において旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部本体内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部本体内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に到達した流体から順に接続路を介してサイクロン本体に導入するように構成すれば、流体中の被処理物の導入状態に起因する処理効率の低下という前記従来のサイクロン装置の欠点を解消することができるという知見を得たのである。
【００１４】
又、前述の如く原始的サイクロンは、被処理物を含有する流体をサイクロン本体内に導入して旋回速度成分を発生させることにより、流体に比べて比重の大きい被処理物を旋回運動によって発生する遠心力によって容器本体の内壁に押し付けつつ容器下部に落下させ、併せて被処理物が取り除かれた流体を容器本体の中心付近に立てられた排出用の筒から排出させるものであることから、原則としてサイクロンは流体の旋回面がほぼ水平になるように設置して、落下する被処理物が排出される流体に混じらないようにする必要、即ち、サイクロン自体を縦置きにする必要があり、従って、サイクロンを傾けて設置すると排出用の筒から排出される流体に被処理物が混入し、処理能力が低減するという問題があるが、本発明装置においては、粉状ないし粒状の被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、予め該流体に対して旋回運動を与えることにより、流体中の被処理物の分布を偏らせた状態にすることができる上、被処理物を含有する流体のサイクロン本体への導入スピードを向上することができることから、従来のサイクロンでは達成できなかった横置きないし斜め置きのサイクロン装置を実現することができ、縦置きでは設置スペースが確保できない分野にも応用することができるとの知見も得たのである。
【００１５】
特に、本発明装置においては、流体を予備旋回部本体に導入するための導入管が前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、前記予備旋回部本体内において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体内壁に接線方向から流入させるための接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることから、予備旋回部本体に導入された流体を該予備旋回部本体内壁に沿って両端部方向に速やかに分流することができるのであり、これより流体の導入量や導入速度の変化が著しい場合にあっても、予備旋回部本体がいわゆるダンパの役割を果たし、サイクロン本体への導入状態の急激な変動を緩衝するため、被処理物の巻上がり、及びこの巻上がりに起因する排出管への被処理物の混入を緩和することができるとの知見を得たのである。
【００１６】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる新規なサイクロン装置及びこの装置を用いた煤煙処理装置並びに排気ガス処理装置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】
【００１７】
以上の課題を解決するために、本発明装置は、被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて、該被処理物を含有する流体を処理するサイクロン装置であって、このサイクロン装置は、流体旋回用のサイクロン本体及び流体排出用の排出管からなるサイクロン、前記流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部本体及び前記流体を前記予備旋回部本体に導入するための導入管からなる予備旋回部、及び前記予備旋回部本体内において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなり、特に、前記導入管が、前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、前記接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることを特徴とする。
以下、本発明装置及びこの装置を備えてなる煤煙処理装置並びに排気ガス処理装置について順に詳細に説明する。
【００１８】
本発明装置による処理対象物である「被処理物を含有する流体」としては、本発明装置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。
【００１９】
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る。
【００２０】
そして、本発明装置は、このような被処理物を含有する流体を処理するための装置であり、少なくとも「サイクロン」、「予備旋回部」及び「接続路」から構成されてなるものである。
【００２１】
本発明装置において用いられる「サイクロン」は、流体旋回用のサイクロン本体及び流体排出用の排出管からなる従来公知のサイクロンを好適に用いることができ、即ち、導入された流体をサイクロン本体内で旋回させ、その遠心力を利用して粉塵等の被処理物をサイクロン本体内壁に押し付けると共に被処理物が処理された流体を排出管から排出する原理を利用したサイクロンであれば特に限定されるものではない。
【００２２】
又、本発明装置において用いられる「予備旋回部」としては、略筒状の予備旋回部本体及び該本体内壁に向かって流体を接線方向から導入する導入管からなり、導入された流体が滞留することなく速やかに予備旋回部内を旋回することができるものであれば特に限定されるものではない。
【００２３】
なお、前記「略筒状」とは、上端と下端の内径が同一の正面視直方体となる文字通りの筒状体（円柱）のみならず、上端と下端の内径が異なっていたりするもの、例えば、円錐を水平面で切断したような形状（釣鐘状或いは逆釣鐘状）のものや紡錘形状等も含む意味であり、要するに本発明装置における予備旋回部において「略筒状」とは、流体が滞留することなく速やかに旋回することができる中空体全てを意味し、言い換えれば、水平断面がほぼ円の中空体全てを意味する。
【００２４】
もっとも、予備旋回部本体の内壁に極端な凹凸があると、旋回流を乱す虞があることから、本発明装置における予備旋回部本体の内壁については、凹凸が殆ど無い円滑なものを用いることが好ましい。
【００２５】
又、本発明装置においては、後述する予備旋回部における導入管が備えられる位置（予備旋回部長さ方向略中央部）から接続路が備えられる位置（予備旋回部長さ方向略端部）に向かって、予備旋回部の内径を連続的ないし段階的に徐々に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、導入管から予備旋回部に導入された流体の旋回速度を接続路に達するまでに加速させることができるのであり、流体中の被処理物に対して十分な遠心力を与えることができる。
【００２６】
そして、前記サイクロン本体と前記予備旋回部本体とをつなぐ「接続路」としては、前記予備旋回部本体内において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体内壁に向かって接線方向から流入させるものであれば特に限定されるものではないが、前記予備旋回部において偏らせた流体中の被処理物の分布を維持するために、前記サイクロン本体と前記予備旋回部とを直線的につなぐ接続路を用い、前記予備旋回部から流出する流体に対し、極力衝撃や抵抗を与えないようにすることが好ましい。
【００２７】
又、この接続路の内壁における少なくとも外周側、即ち、該接続路中を流体が通過する際の当該流体中における被処理物の分布密度が濃い側を平面にすることが好ましく、このように構成することにより、接続路中を移動する間における被処理物の拡散を制限することができ、予備旋回部において偏らせた流体中の被処理物の分布を一層維持することができるため好ましい。
【００２８】
そして、本発明装置は、前記「サイクロン」、「予備旋回部」及び「接続路」からなり、前記サイクロン本体に被処理物を含有する流体を導入する前に、導入管を介して該流体を予備旋回部本体内に導入し、該予備旋回部において予め旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態にし、接続路を介してこのままの分布状態の流体をサイクロン本体に導入するように構成したものである。
【００２９】
即ち、本発明装置は、このように構成しているから、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、すでに至極短時間で処理されるに十分な分布状態となっているのであり、これよりサイクロン本体における被処理物の処理効率を向上するこができるのである。
【００３０】
そして、本発明装置は、前記構成に加えて、予備旋回部本体に流体を導入する導入管を当該予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えると共に、サイクロン本体と前記予備旋回部本体とをつなぐ接続路を前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えた点に最も大きな特徴を有する。
【００３１】
即ち、本発明装置においては、前記導入管を前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えると共に、前記接続路を前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えたことから、予備旋回部本体に導入された流体は、前記予備旋回部本体内壁に沿って両端部方向に速やかに分流することができるのであり、これより流体の導入量や導入速度の変化が著しい場合にあっても、予備旋回部本体がいわゆるダンパの役割を果たし、サイクロン本体への導入状態の急激な変動を緩衝する結果、被処理物の巻上がり、及びこの巻上がりに起因する排出管への被処理物の混入を緩和することができるのである。
【００３２】
なお、本発明装置において、「予備旋回部本体の長さ方向略中央部」とは、導入管が備えられる位置が略筒状の予備旋回部本体における厳密な中央部のみに限定されるものではないことを明らかにするもの、即ち、本発明装置においては、導入管が備えられる位置が予備旋回部本体の長さ方向の中央部から多少ずれても問題ないことを意味するものであり、従って、「導入管を予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備える」ということは、導入管から予備旋回部本体に導入される流体が該予備旋回部本体内において両端部方向に分流されるように導入管を備えるということを意味するのである。
【００３３】
一方、本発明装置において、「予備旋回部本体の長さ方向略端部」についても、接続路が備えられる位置が略筒状の予備旋回部本体における厳密な端部のみに限定されるものではないことを明らかにするもの、即ち、接続路が備えられる位置が予備旋回部本体の長さ方向の端部から多少ずれても問題ないことを意味するものであり、従って、「接続路を予備旋回部本体の長さ方向略端部に備える」ということは、予備旋回部本体内において分流されて回転を伴いながら両端部に向かう流体を当該端部近辺においてサイクロン本体に導入すべく接続路を備えるということを意味するのである。
【００３４】
上述のように、本発明装置は、「サイクロン」、「予備旋回部」及び「接続路」で構成されてなるものであるが、必ずしもそれぞれの構成部分が一つずつの構成に限られるものではなく、場合によっては、複数のサイクロンや予備旋回部及びこれらを接続するための接続路を備えても良い。
【００３５】
即ち、大量の流体を処理する場合等において、予備旋回部本体からサイクロン本体への流体の流出量が過剰になり、接続路を速やかに通過できなかったり、サイクロンの処理量を超えたりすると、サイクロン本体に流入しきれなかった流体の一部がオーバーフローの状態となり、予備旋回部本体中の旋回流に乱れが生じる場合があるが、本発明装置においては、この状態（オーバーフロー）になるのを回避するために、複数のサイクロンを、それぞれ接続路を介して予備旋回部本体長さ方向略端部に備えることが好ましい。
【００３６】
又、このように複数のサイクロンを備えることにより、本発明装置におけるオーバーフローを回避すると共に処理能も増加させることが可能になるのである。
【００３７】
他方、流体の導入スピード（初期速度）が極端に遅い場合や、極端に流体の導入状態が変化する場合等においては、導入管から予備旋回部本体に導入された流体に対して十分な旋回運動を与えることが困難になったり、被処理物の巻上がりに起因する排出管への被処理物の混入が生じたりする場合がある。
【００３８】
このような場合、本発明装置においては、複数の予備旋回部本体を各々直列に接続することによって、流体導入管から予備旋回部に導入された流体に対して十分な旋回運動を与える時間を確保したり、各予備旋回部本体において流体の導入状態を整えたりすることができるのである。
【００３９】
なお、これら複数の予備旋回部本体は、接続路を介してそれぞれ直列に接続されるが、前述したサイクロン本体と予備旋回部本体を接続する接続路と同様のものを介して接続されるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。
【００４０】
上述のように、本発明装置は、予備旋回部本体において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部内壁方向に偏らせた状態の流体をサイクロン本体に導入し、サイクロン本体において流体と被処理物を処理するものである。
【００４１】
この際、被処理物のうち、特に微粉塵については、予備旋回部本体及びサイクロン本体における旋回運動中に内壁に擦り付けられていわゆる焼き切れの状態となり、最終的には二酸化炭素等の気体にガス化する。
【００４２】
特に、本発明装置において、サイクロン本体や予備旋回部本体を酸化触媒物質、例えば、ニッケル成分を含みモリブデンを含有しないステンレス材（ＳＵ３０４）などで構成した場合にあっては、サイクロン本体や予備旋回部本体自体が酸化触媒となって、より一層被処理物のガス化が促進される。
【００４３】
従って、本発明装置を用いて、流体中の被処理物が殆ど微粉塵のもの、例えば自動車エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスなどを処理する場合にあっては、排気ガス中の微粉塵の殆どが予備旋回部本体及びサイクロン本体等における旋回運動中に焼き切れてガス化し、流体と共に排出される。
【００４４】
一方、焼き切れなかった一部の微粉塵はサイクロン本体の下部において捕集されることになり、このため、この捕集された微粉塵がある一定量溜まったら、取り除く作業が必要となる。
【００４５】
そこで、本発明装置においては、所望によりサイクロン本体において捕集された被処理物を、再度予備旋回部本体に導入するように構成することが好ましく、このように構成することによって、焼き切れずに捕集された被処理物を再度予備旋回部本体及びサイクロン本体において旋回運動させてガス化させることが可能となり、捕集された微粉塵を取り除く作用が不要となり、いわゆるメンテナンスフリーを実現することができるのである。
【００４６】
なお、この捕集された被処理物を、再度予備旋回部本体に導入する手段としては、特に限定されるものではないが、具体的に例えば、サイクロン本体の下部にロッカーバルブ等の捕集手段を設けて被処理物を捕集し、このロッカーバルブ等の捕集手段を作動させて、捕集した粉塵を予備旋回部につながる再導入管に導き、この再導入管を介して当該被処理物を再度予備旋回部に導入する手段等を挙げることができる。
【００４７】
ところで、通常のサイクロンの運転中においては、生じるひずみや振動による物理的負荷が導入管や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ため、当該接合部分においてクラックや破損が生じ易いといった問題がある。
【００４８】
又、一般的にサイクロンに流体を導入するための管路としては、処理効率を向上させたり、サイクロン本体内で発生する旋回流を乱さないようにしたりするために比較的細いものを用いるのが好ましく、そのため、管路とサイクロン本体との接合面積が小さくなり、より一層クラックや破損が生じ易くなる。
【００４９】
更に、各種産業等において発生する被処理物を含む流体をサイクロン近辺まで移送するいわゆる移送管と、当該流体をサイクロン本体に導入するための管路間において、内径やサイズ或いは形状等が異なる場合においては、移送管と管路の接合が複雑になり、特殊な溶接技術や特殊な形状の連結管等を必要とすることから、接合に要するコストが高くなるといった問題もある。
【００５０】
特に、最近では複数のサイクロンを備えたいわゆるマルチサイクロンシステムが開発されているが、サイクロンの数を増やせばその分各サイクロンに流体を導くための管路及びサイクロンから流体を排出するための管路が必要となり、管路とサイクロンとの接合部分が増え、増やしたサイクロンの数だけクラックや破損が生じる虞のある部分が増えるといった問題が生じる。
【００５１】
加えて、このようなマルチサイクロンシステムにおいては、流体を導入／排出するための配管が増えることに起因する配管の設置場所の確保が問題となり、設置スペースの確保できない分野への応用が困難となる。
【００５２】
この点につき、本発明装置においては、予備旋回部の少なくとも一部ないしサイクロン装置全部を囲う容器であって、当該容器内において導入管を露出する導入容器を用い、当該導入容器内に導入された流体を連続的な配管を介さずにサイクロン本体へ導入する流体の導入手段を採用することが好ましい。
【００５３】
又、本発明装置においては、サイクロンの少なくとも一部ないしサイクロン装置全部を囲う容器であって、当該容器内において排出管を露出する排出容器を用い、前記排出管から排出される流体を連続的な配管を介さずにサイクロンの外へ排出する流体の排出手段を採用することが好ましい。
【００５４】
即ち、本発明装置において、前記導入手段及び／又は前記排出手段を採用することにより、言い換えれば、導入管や排出管を他の配管とは独立した状態とすることにより、導入管や排出管と他の配管との接合部分を無くすことができ、これによりサイクロンの運転中に生じるひずみや振動による物理的負荷が導入管や排出管と他の配管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のである。
【００５５】
又、本発明装置において、導入管や排出管を他の配管とは独立した状態とすることにより、導入管や排出管と他の配管との内径、サイズ或いは形状が異なる場合においても、特殊な溶接技術や連結管等が不要で、至極安価な導入及び／又は排出システムを構築することができるのである。
【００５６】
更に、複数のサイクロン装置を併用するいわゆるマルチサイクロンシステムにおいては、前記導入手段及び／又は前記排出手段を採用することにより、複雑な配管設備が不要となり、非常にシンプルな構成のマルチサイクロンシステムを構築できるのである。
【００５７】
加えて、本発明装置において、前記導入手段及び／又は前記排出手段を採用することにより、サイクロン装置のコンパクト化及び省設置スペースの実現が図れるのであり、更に、サイクロン装置全体を導入容器及び／又は排出容器としてのケーシング（カバー）で囲むことにより、外的衝撃を受けた際の予備旋回部やサイクロン或いは接続路のへこみや変形を防止することができるのであり、これによりサイクロン本体のへこみや変形に起因する処理能力の低下を未然に防ぐことができるのである。
【００５８】
特に、本発明装置において前記導入手段を採用することにより、流体中の被処理物が導入容器内である程度粗取りされ、比較的清浄な流体を予備旋回部本体に導入することができ、結果として流体の処理効率を向上させることができるのである。
【００５９】
なお、前記導入容器や排出容器においては、少なくとも流体が漏れ出したりしない程度の気密性が必要となるが、本発明装置においては、後述する触媒や吸着剤の交換やメンテナンスを容易にするために、開閉可能な蓋を設けても良い。
【００６０】
そして、本発明装置においては、予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所に、被処理物を無害化したり吸着したりする触媒及び／又は吸着剤を設け、当該触媒や吸着剤と被処理物とを接触させて処理することが好ましい。
【００６１】
即ち、本発明装置においては、予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所に触媒及び／又は吸着剤を設けることにより、サイクロンによる遠心分離機構だけでは、捕集が困難な微粒子やＮＯｘやＳＯｘ等の気体成分についても効率よく処理することができるのである。
【００６２】
特に、予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所に触媒及び／又は吸着剤を設けることにより、即ち、サイクロン装置に隣接する位置ないし近辺に触媒及び／又は吸着剤を設けることにより、排気ガスや煤煙等の流体が持つ熱やサイクロン運転中にサイクロン装置から発生する熱を触媒や吸着剤に効率よく伝達することができ、この結果、触媒や吸着剤の活性を著しく向上することができるのである。
【００６３】
ここで、本発明装置において用いられる触媒としては、流体中の被処理物或いは気体成分と接触することにより、当該被処理物や気体成分をほぼ安全な状態に処理するものであれば、特に限定されるものではなく、具体的に例えば、チタン、バナジウム、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、タンタル、ランタン及びセリウム等から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物や、ニッケル触媒、プラチナ触媒、アルミナ触媒等に代表される従来公知の無機触媒、白金、ロジウム及びパラジウムからなるいわゆる三元触媒或いは尿素の結晶等を適宜選択して用いることができる。
【００６４】
又、前記吸着剤としては、流体中の被処理物と接触することにより、当該被処理物を吸着するものであれば、特に限定されるものではなく、具体的に例えば、活性炭やシリカゲル、ゼオライト或いは多孔質セラミックの粉状物や粒状物等の従来公知の吸着剤を適宜選択して用いることができる。
【００６５】
なお、本発明装置において触媒や吸着剤を予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器、及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所に設置するにあたっては、当該触媒や吸着剤をそのまま予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器、及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所に投入しても良く、又、予備旋回部本体、サイクロン本体、導入容器、及び排出容器から選ばれた少なくとも１箇所の内壁に当該触媒や吸着剤を接着、塗布その他の手段により担持させても良い。
【００６６】
更に、導入容器や排出容器内に触媒や吸着剤を設けるにあたっては、導入容器や排出容器内をフィルタや網状体或いはパンチングメタル等の流体が通過し得る形状の仕切り板で適宜仕切り、各室内に前記触媒や吸着剤を投入しても良く、更に、前記触媒や吸着剤を適宜支持体（例えば、アルミナ、シリカ、セラミック、コージェライト、チタニア、ステンレス鋼等からなる板状、棒状、球状、網状、フィルタ状、ハニカム状、円柱状或いは円筒状などの支持体）に接着、塗布、はめ込みその他の手段により担持させたものを、導入容器や排出容器の内壁、床面若しくは天井面などに取り付けたり、導入容器や排出容器内において積層したり、当該触媒や吸着剤を担持させた支持体によって導入容器や排出容器内を適宜仕切ったりすることにより設置しても良いのであり、所望によって、これらの設置手段を適宜併用しても良いのである。
【００６７】
本発明の煤煙処理装置は、前記本発明装置を用いて、煤煙を処理するものであり、即ち、焼却炉や工場その他の各種産業活動により発生する煤煙や排ガス、更にこれらの煤煙や排ガスに含まれるダイオキシン等の有害物質を本発明装置に導入して、効果的に処理するものであり、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる非常に優れた煤煙処理装置である。
【００６８】
又、本発明の排気ガス処理装置は、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ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスを本発明装置に導入して処理するものであり、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる非常に優れた排気ガス処理装置である。
【発明の効果】
【００６９】
本発明装置は前記構成を有し、即ち、被処理物を含有する流体に旋回運動を与えて、該被処理物を含有する流体を処理するサイクロン装置であって、このサイクロン装置は、流体旋回用のサイクロン本体及び流体排出用の排出管からなるサイクロン、前記流体に対して予め前記サイクロン本体内の旋回流と同じ方向の旋回運動を与える略筒状の予備旋回部本体及び前記流体を前記予備旋回部に導入するための導入管からなる予備旋回部、及び前記予備旋回部本体において旋回運動が与えられた流体を前記予備旋回部本体から接線方向に流出させると共に該流体を前記サイクロン本体に接線方向から流入させるための接続路とからなり、特に、前記導入管が、前記予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えられてなり、前記接続路が、前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えられてなることを特徴とするものである。
【００７０】
そして、本発明装置は、被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、該流体に対して予備旋回部本体において旋回運動を与えることにより、該流体中の被処理物を予備旋回部本体内壁に押し付けた状態、即ち、流体中の被処理物の分布を予備旋回部本体内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に到達した流体から順に接続路を介してサイクロン本体に導入するように構成しているので、サイクロン本体に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのであり、これより流体中の被処理物の導入状態に起因する処理効率の低下という前記従来のサイクロン装置の欠点を解消することができるのである。
【００７１】
更に、本発明装置においては、被処理物を含有する流体をサイクロン本体に導入する前に、予め該流体に対して旋回運動を与えることにより、流体中の被処理物の分布を偏らせた状態にすることができる上、被処理物を含有する流体のサイクロン本体への導入スピードが向上することができることから、従来のサイクロンでは達成できなかった横置きないし斜め置きのサイクロン装置を実現することができ、縦置きでは設置スペースが確保できない分野にも応用することができるのである。
【００７２】
特に、本発明装置においては、導入管を予備旋回部本体の長さ方向略中央部に備えると共に接続路を前記予備旋回部本体の長さ方向略端部に備えたことから、予備旋回部本体に導入された流体は該予備旋回部本体内壁に沿って両端部方向に速やかに分流されるのであり、これより流体の導入量や導入速度の変化が著しい場合にあっても、予備旋回部本体がいわゆるダンパの役割を果たし、サイクロン本体への流体の導入状態の急激な変動を緩衝し、被処理物の巻上がり、及びこの巻上がりに起因する排出管への被処理物の混入を緩和することができるのである。
【００７３】
本発明の煤煙処理装置は、前記本発明装置を用いて、煤煙を処理することを特徴とするものであり、即ち、焼却炉や工場その他の各種産業活動により発生する煤煙や排ガス、更にこれらの煤煙や排ガスに含まれるダイオキシン等の有害物質を本発明装置に導入して、効果的に処理するものであり、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる非常に優れた煤煙処理装置である。
【００７４】
又、本発明の排気ガス処理装置は、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ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスを本発明装置に導入して処理するものであり、処理効率が高く、しかも流体の導入量や導入速度の変化に対しても安定した処理が可能となる非常に優れた排気ガス処理装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
以下、本発明装置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】
【００７６】
図１は、本発明装置１の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、複数（２個）のサイクロン２（２ａ、２ｂ）、予備旋回部３及び接続路４（４ａ、４ｂ）とからなる。
【００７７】
サイクロン２（２ａ、２ｂ）は、流体旋回用の略筒状の胴体部２１１（２１１ａ、２１１ｂ）及び略円錐状の胴体下部２１２（２１２ａ、２１２ｂ）からなるサイクロン本体２１（２１ａ、２１ｂ）及び排出管２３（２３ａ、２３ｂ）からなり、接続路４からサイクロン本体２１内壁に向かって接線方向から流入された流体をサイクロン本体２１内で旋回させ、その遠心力を利用して被処理物を処理する原理を利用したものである。
【００７８】
予備旋回部３は、略筒状の予備旋回部本体３１及び該本体３１内壁に向かって流体を接線方向から導入する導入管３２からなり、前記導入管３２を介して前記予備旋回部本体３１に導入された流体を旋回させ、その遠心力を利用して流体中の被処理物の分布を予備旋回部本体３１内壁方向に偏らせた状態にし、この分布状態に達した流体から順に接続路４を介して前記サイクロン本体２１に導入するように構成してなるものである。
【００７９】
前記サイクロン本体２１と前記予備旋回部本体３１とをつなぐ接続路４（４ａ、４ｂ）は、前記予備旋回部本体３１において偏らせた被処理物が当該接続路４中で拡散することを極力制限するため、即ち、流体中の被処理物の分布を維持するために、真っ直ぐで断面が四角の角パイプを用いている。
【００８０】
そして、本実施例においては、前記導入管３２が前記予備旋回部本体３１の長さ方向略中央部に備えられてなり、併せて前記サイクロン本体２１と前記予備旋回部本体３１とをつなぐ接続路４が前記予備旋回部本体３１の長さ方向略端部に備えられている。
【００８１】
図２（ａ）は、本実施例における接続路４内の流体中の被処理物の通過状態を示す模式図であり、図２（ｂ）はその際における接続路４の一部を拡大して図示した透過図である。
【００８２】
図２（ａ）に示すように、流体中の被処理物は、予備旋回部本体３１内における旋回運動によって予備旋回部本体３１の内壁方向に押し付けられ、予備旋回部本体３１から接続路４へ流入する。
【００８３】
接続路４へ流入した際、ベクトルが鉛直方向になるとはいえ、流体中の被処理物は、図２（ｂ）に示すように接続路４の外周側に被処理物が偏った状態を維持する。
【００８４】
そして、この接続路４の外周側に被処理物が偏った状態のままの流体がサイクロン本体２１に流入するのである。
【００８５】
即ち、本実施例に係る本発明装置１においては、予備旋回部本体３１において、流体に対し予め旋回運動を与えて、該流体中の被処理物の分布を予備旋回部本体３１内壁方向に偏らせた状態の流体をサイクロン本体２１に導入することから、サイクロン本体２１に導入された流体中の被処理物は、至極短時間で処理されるに十分な分布状態となり得るのであり、又、流体の導入スピード（初期速度）が確保できない場合等にあっても十分な旋回運動を流体に与えることができ、更に、流体中の被処理物が微粉塵の場合等にあっても該微粉塵に対し十分な遠心力を与えることができるのであり、流体中の被処理物のサイクロン本体２１への導入状態を改善させることができるのである。
【００８６】
特に、本実施例においては、前記導入管３２が前記予備旋回部本体３１の長さ方向略中央部に備えられると共に、前記接続路４が前記予備旋回部本体３１の長さ方向略端部に備えられてなることから、図１において矢印で示すように、予備旋回部本体３１内に導入された流体は、前記予備旋回部本体３１の内壁に沿って両端部方向に速やかに分流することができるのであり、これより流体の導入量や導入速度の変化が著しい場合にあっても、予備旋回部３がいわゆるダンパの役割を果たし、サイクロン本体２１への導入状態の急激な変動を緩衝し、被処理物の巻上がり、及びこの巻上がりに起因する排出管２３への被処理物の混入を緩和することができるのである。
【実施例２】
【００８７】
図３は、本発明装置１の他の実施例を示す模式図であり、当該装置１は、複数（２個）のサイクロン２（２ａ、２ｂ）、予備旋回部３及び接続路４（４ａ、４ｂ）とからなる。
【００８８】
サイクロン本体２（２ａ、２ｂ）は、流体旋回用のサイクロン本体２１（２１ａ、２１ｂ）、排出管２３（２３ａ、２３ｂ）からなり、接続路４（４ａ、４ｂ）から接線方向に流入された流体を旋回させ、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ものであるが、本実施例においては、更に、サイクロン本体２１下部に落下した被処理物をロッカーバルブ５において捕集し、このロッカーバルブ５を定期的或いは任意に作動させて、捕集した被処理物を再導入管５１に導き、この再導入管５１を介して当該被処理物を再度予備旋回部３に導入するように構成している。
【００８９】
即ち、図３に示す本発明装置１は、サイクロン本体２１の下部にロッカーバルブ５を備え、該ロッカーバルブ５において捕集した被処理物を再度予備旋回部３に導入するための再導入管５１を備えた以外は前記実施例１と同様であり、特に、流体中の被処理物が殆ど微粉塵のもの、例えば自動車の排気ガスなどを処理する場合において、被処理物を繰り返し予備旋回部本体３１及びサイクロン本体２１等において旋回運動させて焼き切ってガス化させることができるため、捕集された微粉塵を取り除く作用が不要となり、いわゆるメンテナンスフリーを実現することができるのである。
【００９０】
なお、本実施例で用いられる予備旋回部３及び接続路４は、前記実施例１で説明したものと同様の物を用いることができるため、繰り返しを避けるためここでは説明を省略する。
【００９１】
又、図４（ａ）又は（ｂ）に示すように、再導入管５１は導入管３２に対し、導入管３２において新たな流体が通過する際に再導入管５１内が減圧状態になるように接続されており、これよりロッカーバルブ５から再導入管５１内に送られた被処理物は速やかに導入管３２に導入される。
【実施例３】
【００９２】
図５は、実施例３に係る本発明装置１を示す模式図であり、排出容器として開閉可能なケーシング６を採用し、当該ケーシング６における蓋部材６２を開放して示すことにより、当該ケーシング６内が視認できるようにしてある。
【００９３】
なお、サイクロン装置１の運転の際には、蓋部材６２は閉じられるのであり、又、蓋部材６２は必ずしも設ける必要は無く、本実施例において開閉不可能な単なるケーシングを用いても良い。
【００９４】
サイクロン装置１は、前記実施例２で用いたものと同様のサイクロン２、予備旋回部３及び接続路４からなる。
【００９５】
又、排出容器としてのケーシング６は、前記サイクロン装置１の全部（導入管３２の一部を除く）を囲うものであって、当該ケーシング６内においてサイクロン２における排出管２３を露出（突出）させるものである。
【００９６】
更に、ケーシング６内は、板状の支持体（仕切り板）７により２つの部屋６ａ，６ｂに仕切られており、触媒及び吸着剤からなる多孔質状のブロック８が、当該板状の支持体７の複数箇所に設けた貫通孔にはめ込まれて設置されている。
【００９７】
そして、本実施例においては、被処理物を含む流体が、前記導入管３２から予備旋回部本体３１内に導入され、次いで、接続路４を介してサイクロン本体２１に送り込まれる。
【００９８】
そして、サイクロン本体２１へ送り込まれた被処理物を含む流体は、サイクロン本体２１内において旋回運動を与えられ、流体に比べて比重の大きい被処理物の大部分は、サイクロン本体２１の内壁に押し付けられつつサイクロン本体２１下部に落下し、ロッカーバルブ５において捕集され、次いで、このロッカーバルブ５が定期的或いは任意に作動することにより、捕集された被処理物は再導入管５１を介して再度予備旋回部３に導入される。
【００９９】
一方、被処理物に含まれる微粒子（例えば、粒径１μｍ以下程度の微粉塵）の一部ないし全部や、サイクロン本体２１内壁への擦り付けによって生じる摩擦熱によりガス化された被処理物を含むＮＯｘ或いはＳＯｘ等の気体成分は、サイクロン本体２１内における中心部の流れに巻き込まれて流体と共に排出管２３から部屋６ａ内に排出される。
【０１００】
この排出管２３から流体と共に排出された被処理物や気体成分は、支持体７にはめ込まれた触媒及び吸着剤からなる多孔質状のブロック８に存する微細孔を通過する際に触媒や吸着剤と接触することにより、ほぼ無害な状態に処理されたり、吸着されたりするのであり、次いで、被処理物や気体成分が処理された清浄な流体が部屋６ｂに排出される。
【０１０１】
そして、部屋６ｂに排出された清浄な流体は、ケーシング６に設けられた第２排出管６１から排出される。
【実施例４】
【０１０２】
図６は、実施例４に係る本発明装置１を示す模式図であり、導入容器及び排出容器として開閉可能なケーシング６を採用し、当該ケーシング６における蓋部材６２を開放して示すことにより、当該ケーシング６内が視認できるようにしてある。
【０１０３】
なお、サイクロン装置１の運転の際には、蓋部材６２は閉じられるのであり、又、蓋部材６２は必ずしも設ける必要は無く、本実施例において開閉不可能な単なるケーシングを用いても良い。
【０１０４】
サイクロン装置１は、前記実施例１で用いたものと同様のサイクロン２、予備旋回部３及び接続路４からなる。
【０１０５】
即ち、本実施例は、実施例２に記載のサイクロン装置１を複数（２個）併用し、これら複数のサイクロン装置を一のケーシング６によってまとめて囲ったものであり、複雑な配管設備が不要となる、非常にシンプルな構成のマルチサイクロンシステムである。
【０１０６】
また、ケーシング６内は、仕切り板７により２つの部屋（６ａ、６ｂ）仕切られており、そのうちの一つの部屋６ａにおいて、各導入管３２が露出されている。
【０１０７】
更に、部屋６ｂにおいて、各排出管２３が露出（突出）されている。
【０１０８】
即ち、本実施例においては、部屋６ａが導入容器、部屋６ｂが排出容器としての役割を担うものである。
【０１０９】
なお、図７に示すように、本実施例においては、部屋６ｂ内に設置されたサイクロン装置を埋めるように触媒９及び吸着剤１０が投入される。
【０１１０】
そして、本実施例においては、被処理物を含む流体が、ケーシング６に設けられた流体導入管６３から、ケーシング６における部屋６ａに導入される。
【０１１１】
部屋６ａに導入された被処理物を含む流体は、部屋６ａ内に露出（突出）している各サイクロン装置における導入管３２以外に逃げ道がないことから、各導入管３２にほぼ均等に分かれて流入し、各サイクロン装置における予備旋回部本体３１内に導入され、次いで、接続路４を介してサイクロン本体２１に送り込まれる。
【０１１２】
そして、サイクロン本体２１へ送り込まれた被処理物を含む流体は、サイクロン本体２１内において旋回運動を与えられ、流体に比べて比重の大きい被処理物の大部分は、サイクロン本体２１の内壁に押し付けられつつサイクロン本体２１下部に落下し、ロッカーバルブ５において捕集され、次いで、このロッカーバルブ５が定期的或いは任意に作動することにより、捕集された被処理物は再導入管５１を介して再度予備旋回部３に導入される。
【０１１３】
一方、被処理物に含まれる微粒子（例えば、粒径１μｍ以下程度の微粉塵）の一部ないし全部や、サイクロン本体２１内壁への擦り付けによって生じる摩擦熱によりガス化された被処理物を含むＮＯｘ或いはＳＯｘ等の気体成分は、サイクロン本体２１内における中心部の流れに巻き込まれて流体と共に排出管２３から部屋６ｂ内に排出される。
【０１１４】
この排出管２３から流体と共に排出された被処理物や気体成分は、部屋６ｂ内に投入された触媒９及び吸着剤１０と接触することにより、ほぼ無害な状態に処理されたり、吸着されたりするのであり、次いで、触媒９及び吸着剤１０と接触して清浄となった流体が、ケーシング６に設けられた第２排出管６１から排出される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明装置は、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、煤煙処理装置や排気ガス処理装置に限らず、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】
【０１１６】
【図１】図１は、実施例１に係る本発明のサイクロン装置を示す模式図である。
【図２】図２は、接続路内の流体中の被処理物の移動状態を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例２に係る本発明のサイクロン装置を示す模式図である。
【図４】図４は、実施例２に係る本発明のサイクロン装置における再導入管と導入管との接続形式を例示する模式図である。
【図５】図５は、実施例３に係る本発明のサイクロン装置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装置を示す模式図である。
【図７】図７は、実施例４に係る本発明のサイクロン装置に触媒及び吸着剤を投入した状態を示す模式図。
【符号の説明】
【０１１７】
１  サイクロン装置
２  サイクロン
３  予備旋回部
４  接続路
５  ロッカーバルブ
６  ケーシング
７  仕切り板
８  多孔質ブロック
９  触媒
１０  吸着剤
【図１】
2006068691.tif 000003
【図２】
2006068691.tif 000004
【図３】
2006068691.tif 000005
【図４】
2006068691.tif 000006
【図５】
2006068691.tif 000007
【図６】
2006068691.tif 000008
【図７】
2006068691.tif 000009