(57)【要約】【課題】ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することができる除塵装置および除塵方法を提供することを目的とする。【解決手段】処理対象気体１２に含まれるナノ粒子１２ａを微小液滴１１ａによって捕捉して除去する除塵装置１において、ナノ粒子１２ａを含んだ処理対象気体１２を噴霧部２の除塵空間５ａ内に導入し、２流体ノズル１０によって微小液滴１１ａを噴霧する液滴噴霧工程において、微小液滴１１ａの液滴サイズおよび除塵空間５ａ内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子１２ａを捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための２流体ノズル１０の噴霧動作パラメータに基づき、微小液滴１１ａを形成するための液体１１および駆動気体を気液供給部によって２流体ノズル１０に供給する。【選択図】図２
2015100716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象気体に含まれるナノ粒子を微小液滴によって捕捉して除去する除塵装置であって、
前記処理対象気体が導入される除塵空間と、
前記除塵空間内に前記微小液滴を噴霧する２流体ノズルと、
前記微小液滴を形成するための液体および駆動気体を前記２流体ノズルに供給する気液供給部と、
前記微小液滴の液滴サイズおよび前記除塵空間内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子を捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための前記２流体ノズルの噴霧動作パラメータに基づき、前記気液供給部を制御する噴霧制御部とを備えたことを特徴とする除塵装置。
【請求項２】
前記除塵空間は通気槽に貯留された液体中に連通しており、前記除塵空間において除塵された後の前記処理対象気体を前記液体中に導いて、未除去のまま残留するナノ粒子を前記液体によって捕捉することを特徴とする請求項１記載の除塵装置。
【請求項３】
処理対象気体に含まれるナノ粒子を微小液滴によって捕捉して除去する除塵方法であって、
前記処理対象気体を除塵空間内に導入する気体導入工程と、
前記微小液滴を形成するための液体および駆動気体を気液供給部によって２流体ノズルに供給することにより、前記処理対象気体が導入された除塵空間内に前記微小液滴を噴霧する液滴噴霧工程と、
前記噴霧された微小液滴によって前記ナノ粒子を捕捉して除去する除塵工程とを含み、
前記液滴噴霧工程において、前記微小液滴の液滴サイズおよび前記除塵空間内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子を捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための前記２流体ノズルの噴霧動作パラメータに基づき、前記気液供給部を制御することを特徴とする除塵方法。
【請求項４】
前記除塵空間にて除塵された後の前記処理対象気体を通気槽に貯留された液体中に導いて通過させ、未除去のまま残留するナノ粒子を前記液体によって捕捉することを特徴とする請求項３記載の除塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理対象気体に含まれるナノ粒子を除去する除塵装置および除塵方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年カーボンナノチューブなどのナノ粒子を応用した新素材開発への取り組みが活発となっている。これらナノ粒子が人体内に取り込まれて蓄積すると重大な健康被害をもたらす恐れがあるため、ナノマテリアルを取り扱う際にはナノ粒子を環境雰囲気から厳密に分離除去する除塵処理が求められる。従来より、一般的な除塵技術としてベンチュリースクラバが用いられているが、粒子サイズが極めて小さいナノ粒子を効率的に分離除去する用途には適していない。このため、微粒子粉塵を効果的に捕集することを目的として、液滴噴霧とフィルタとを組み合わせた除塵技術が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、衝突・慣性フィルタの上流側において液体噴霧器によって噴霧雰囲気を形成し、液体が吸着された粉塵を衝突・慣性フィルタによって捕集するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ナノマテリアルを対象とする場合には、捕集対象とするナノ粒子が従来と比較して極めて小さいことから、上述の先行技術に示すような衝突・慣性フィルタでは安定してナノ粒子を捕集することができない。このためナノ粒子の捕集には高い捕集性能を有するＨＥＰＡフィルタが一般的に用いられる。ところがＨＥＰＡフィルタは本来高価格であり、さらに使用による目詰まりの発生状況によっては高頻度の交換が必要となることから、設備保守に手間を要するとともにランニングコストが嵩むという課題がある。このように、従来技術によるナノ粒子の除塵処理には、ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することが困難であり、このような課題を解決可能な新たな対応技術が望まれていた。
【０００５】
そこで本発明は上述の課題を解決して、ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することができる除塵装置および除塵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】
【０００６】
本発明の除塵装置は、処理対象気体に含まれるナノ粒子を微小液滴によって捕捉して除去する除塵装置であって、前記処理対象気体が導入される除塵空間と、前記除塵空間内に前記微小液滴を噴霧する２流体ノズルと、前記微小液滴を形成するための液体および駆動気体を前記２流体ノズルに供給する気液供給部と、前記微小液滴の液滴サイズおよび前記除塵空間内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子を捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための前記２流体ノズルの噴霧動作パラメータに基づき、前記気液供給部を制御する噴霧制御部とを備えた。
【０００７】
本発明の除塵方法は、処理対象気体に含まれるナノ粒子を微小液滴によって捕捉して除去する除塵方法であって、前記処理対象気体を除塵空間内に導入する気体導入工程と、前記微小液滴を形成するための液体および駆動気体を気液供給部によって２流体ノズルに供給することにより、前記処理対象気体が導入された除塵空間内に前記微小液滴を噴霧する液滴噴霧工程と、前記噴霧された微小液滴によって前記ナノ粒子を捕捉して除去する除塵工程とを含み、前記液滴噴霧工程において、前記微小液滴の液滴サイズおよび前記除塵空間内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子を捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための前記２流体ノズルの噴霧動作パラメータに基づき、前記気液供給部を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ナノ粒子を含んだ処理対象気体が導入された除塵空間内に微小液滴を噴霧する液滴噴霧工程において、微小液滴の液滴サイズおよび除塵空間内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子を捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための２流体ノズルの噴霧動作パラメータに基づき、微小液滴を形成するための液体および駆動気体を気液供給部によって２流体ノズルに供給することにより、ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態の除塵装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の除塵装置の構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態の除塵装置に用いられる２流体ノズルの構造説明図
【図４】本発明の一実施の形態の除塵装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の除塵装置に用いられる２流体ノズルの噴霧特性を示すグラフ
【図６】本発明の一実施の形態の除塵方法を示す工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態の除塵方法を示す工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の除塵方法による除塵性能の説明図
【図９】本発明の一実施の形態の除塵方法による除塵性能の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、除塵装置１の全体構成を説明する。除塵装置１は、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を応用した新素材開発などの作業分野において、処理対象気体に含まれるナノ粒子を微小液滴によって捕捉して除去する機能を有するものである。
【００１１】
図１において、フレーム部１ａの内部には、噴霧部２、通気部６およびフィルタ部８が配設されている。噴霧部２は、排気導入部３から導入され除塵筒５に流入した処理対象気体１２（図２参照）に対して、噴霧ユニット４によって微小液滴１１ａ（図２参照）を噴霧する。通気部６は噴霧に用いられる液体１１を貯留するとともに処理対象気体１２が通気する通気槽６ａを有しており、除塵筒５から流入した処理対象気体１２は通気槽６ａ内を通気してフィルタ部８に至る。フィルタ部８には微小液滴１１ａを捕集するためのフィルタが内蔵されており、通気槽６ａを通過した後に接続筒７を介してフィルタ部８に流入した処理対象気体１２は、フィルタによって処理された後に排気部９から放出される。
【００１２】
次に図２を参照して各部の構造および機能を説明する。排気導入部３には、除去対象のナノ粒子１２ａを含む処理対象気体１２が取り込まれ、噴霧ユニット４を経て除塵筒５内の上部に設定された除塵空間５ａに導入される。排気導入部３への処理対象気体１２の取り込み方式としては、外部からの圧力によって排気導入部３内に送気する方式、排気導入部３に設けられた吸気装置によって吸入する方式のいずれでもよい。
【００１３】
噴霧ユニット４には、Ａ−Ａ矢視に示すように、複数（ここでは４個）の２流体ノズル１０が、噴射面を下方にした姿勢で除塵筒５の軸線に対して線対称等配に配置されている。２流体ノズル１０は、エアを駆動気体として液体１１（ここでは水）を微小液滴化し、除塵空間５ａ内に噴霧することにより、処理対象気体１２内のナノ粒子１２ａを捕捉して除塵する。除塵空間５ａの下方にはミスト状となった微小液滴１１ａを付着回収するデミスタ１３が装着されており、デミスタ１３の下方から延出した筒下部５ｂは、通気槽６ａ内に貯留された液体１１に下端部を浸漬させて配設されている。２流体ノズル１０から噴霧される微小液滴１１ａは、通気槽６ａ内に貯留された液体１１が循環使用される。
【００１４】
排気導入部３から導入された処理対象気体１２は除塵筒５を介して通気槽６ａ内に送られた後、筒下部５ｂの下端部の開口から液体１１内を通過して浮上し、液面空間６ｂおよび接続筒７を介してフィルタ部８に送り込まれる。接続筒７内にはデミスタ１３が装着されており、液面空間６ｂから上昇した処理対象気体１２のミスト分がデミスタ１３によってさらに分離されて通気槽６ａ内に回収される。すなわち除塵空間５ａは通気槽６ａに貯留された液体１１中に連通しており、除塵空間５ａにおいて除塵された後の処理対象気体１２を液体１１中に導いて、未除去のまま残留するナノ粒子１２ａを液体１１によって捕捉するようにしている。
【００１５】
フィルタ部８はフィルタケース１４内にプレフィルタ１５およびＨＥＰＡフィルタ１６を上下２段に配設した構成となっている。接続筒７を介して通気部６から上昇した処理対象気体１２は、プレフィルタ１５およびＨＥＰＡフィルタ１６を順次通過することにより処理対象気体１２内の微細な固形粒子などの塵埃が濾過により除去され、清浄度がさらに上昇した処理済み気体は排気部９から排出される。本実施の形態においては、ＨＥＰＡフィルタ１６に捕集された固形異物量を秤量することによって、処理対象気体１２が噴霧部２、通気部６を通過することによる除塵性能を評価するようにしている。
【００１６】
次に図３を参照して、噴霧ユニット４に配設された２流体ノズル１０の構造および機能を説明する。図３（ａ）は２流体ノズル１０の噴射軸線方向の断面を示している。２流体ノズル１０は、円筒形状の円筒部２０ａの一方側（液滴噴射側）に内フランジ部２０ｂを有するケーシング部材２０の内部に、５枚の円板形状部材（第１部材２１、第２部材２２、第３部材２３、第４部材２４、第５部材２５）を積層状態で配置し、ボルトなどの締結要素（図示省略）によって固定保持した構成となっている。
【００１７】
流路の最上流側に位置する第１部材２１には噴射される液体１１が供給される液供給孔２１ａが設けられている。第１部材２１に隣接する第２部材２２の側面には、ケーシング部材２０の円筒部２０ａに設けられた開口部２０ｃに対応して、駆動気体（エア）が供給される気体供給孔２２ａが形成されており、気体供給孔２２ａは第２部材２２の中心に噴射側に開口して設けられた給気空隙部２２ｂと連通している。
【００１８】
第３部材２３、第４部材２４、第５部材２５には、それぞれの中心に位置して拡径部２３ａ、加速部２４ａ、絞り部２５ａが厚み方向に貫通して設けられている。拡径部２３ａ、加速部２４ａ、絞り部２５ａは噴射軸方向に連通して、液体１１を微小液滴化して駆動気体とともに噴射する噴霧流路１０ａを形成している。この噴霧流路１０ａには、液供給孔２１ａに供給された液体１１を吐出する液吐出管２６が噴射側に開口して挿入されている。
【００１９】
図３（ｂ）は、噴霧流路１０ａの詳細形状および噴霧動作を示している。第３部材２３に設けられた拡径部２３ａは、給気空隙部２２ｂに開口したスロート部２３ｂから噴射側へ内径が漸増するラバルノズル形状となっており、第１部材２１から拡径部２３ａ内に延出した液吐出管２６を貫通して設けられた内孔部２６ａは、拡径部２３ａの縁部近傍に開口している。
【００２０】
拡径部２３ａと連通して設けられた加速部２４ａは、内径（φＤ１）が拡径部２３ａの下流端径と同一の直管形状であり、加速部２４ａの下流端は絞り部２５ａと連通している。絞り部２５ａの内径（φＤ２）はφＤ１よりも小さく設定されており、噴霧流路１０ａはラバルノズルの下流側の流路に流路断面積が絞られた絞り部を設けた形状となっている。このような構成を用いることにより、従来技術の２流体ノズルと比較して微粒化された液滴の液滴サイズのばらつきを減少させる（図５（ａ）参照）とともに、噴霧発生に必要とされるエア消費量を大幅に低減させることが可能となっている。
【００２１】
２流体ノズル１０の作動時には、気体供給孔２２ａを介して供給された駆動気体は給気空隙部２２ｂに流入し（矢印ａ）、音速程度の流速でスロート部２３ｂを通過した後、拡径部２３ａ内に流動することにより圧力が低下し超音速に加速されて加速部２４ａに流入する（矢印ｂ）。このとき、液供給孔２１ａを介して供給された液体１１は液吐出管２６を介して（矢印ｃ、ｄ）加速部２４ａ内に吐出され、高速で流動する駆動気体と衝突することによって微粒化されて微小液滴１１ａとなる。そしてこれら微小液滴１１ａを含んだ駆動気体の流れは、絞り部２５ａを通過して、下流側へ噴射される（矢印ｅ）。
【００２２】
すなわち本実施の形態に示す２流体ノズル１０は、噴霧流路１０ａの内部で液体１１と駆動気体とを衝突させて混合する内部混合型であって、噴霧流路１０ａはラバルノズル形状を有している。そしてラバルノズルによる断熱膨張効果によって超音速となった処理対象気体１２と液体１１とを衝突させて微粒化することにより、２流体ノズル１０の噴射口から微小液滴１１ａを噴霧する構成となっている。
【００２３】
なお図３（ｂ）に示す各部寸法（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、Ｄ１，Ｄ２）は、設計上の便宜に応じて適宜設定するが、採用可能な望ましい寸法の設定例として、Ｌ１＝５ｍｍ，Ｌ２＝２．５ｍｍ、Ｌ３＝５ｍｍ、Ｄ１＝２．５ｍｍ、Ｄ２＝２ｍｍを例示することができる。
【００２４】
次に図４を参照して、除塵装置１の制御系の構成を説明する。図４において２流体ノズル１０には噴霧液である液体１１（ここでは水）を供給する液供給配管３２および駆動気体であるエアを供給するエア供給配管３３が接続されている。液供給配管３２は、制御弁ユニット３１に設けられた液体流量調整弁Ｆ１、液体圧力調整弁Ｒ１を介して液送ポンプ３４に接続されており、さらに液送ポンプ３４は液吸引配管３５を介して通気槽６ａに接続されている。
【００２５】
液送ポンプ３４を駆動することにより通気槽６ａから液体１１を吸引し、制御弁ユニット３１、液供給配管３２を介して２流体ノズル１０には液体１１が供給される。エア供給配管３３は、制御弁ユニット３１に設けられたエア流量調整弁Ｆ２、エア圧力調整弁Ｒ２を介してエア供給源３６に接続されている。エア供給源３６から供給される駆動気体としてのエアは、制御弁ユニット３１、エア供給配管３３を介して２流体ノズル１０に供給される。上記構成において、制御弁ユニット３１、液送ポンプ３４、エア供給源３６は、微小液滴１１ａを形成するための液体および駆動気体を２流体ノズル１０に供給する気液供給部を構成する。
【００２６】
２流体ノズル１０への液体１１、エアの供給において、液体流量調整弁Ｆ１、液体圧力調整弁Ｒ１を調整することにより、供給される液体１１の圧力、流量を調整することができる。またエア流量調整弁Ｆ２、エア圧力調整弁Ｒ２を調整することにより、供給されるエアの圧力、流量を調整することができる。本実施の形態では、制御弁ユニット３１の各要素は噴霧制御部３０によって個別に制御可能となっている。この制御においては、噴霧制御部３０は予め記憶部３７に記憶されたデータを参照して、制御弁ユニット３１の各要素を制御する。
【００２７】
記憶部３７には、除塵対象のナノ粒子１２ａを捕捉するための推奨条件として予め処理対象気体１２の種類毎に設定された液滴条件を示す液滴条件データ３８が記憶されている。液滴条件データ３８の技術的意義について説明する。微小液滴１１ａによるナノ粒子１２ａの捕捉は、微小液滴１１ａがナノ粒子１２ａと衝突してナノ粒子１２ａを付着吸収することによって行われることから、ナノ粒子１２ａを所望の除塵精度で除去するためには、除塵空間５ａ内において微小液滴１１ａが存在する態様を示す液滴分布密度が、除去対象となるナノ粒子１２ａの分布密度に応じて適切に維持されるよう、２流体ノズル１０の噴霧条件を設定する必要がある。すなわち処理対象気体１２が除塵空間５ａ内を流動する過程において、含有されるナノ粒子１２ａが微小液滴１１ａと衝突する確率が、所望の除塵精度に適った所定確率以上であることが求められる。
【００２８】
本実施の形態では、２流体ノズル１０による噴霧において調整可能な２つの項目、すなわち図５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ例示する液滴径分布、液滴速度分布の組み合わせによって液滴条件データ３８を定義するようにしている。図５（ａ）、図５（ｂ）は、図３に示す２流体ノズル１０に所定条件下で噴霧動作を行わせた場合の液滴径分布、液滴速度分布を示しており、横軸に噴射軸からの距離による液滴径（Ｄ３２，μｍ）の変動、液滴速度（ｍ／ｓ）の変動がそれぞれ示されている。本実施の形態では、噴霧のための２流体ノズルとして、図３に示す構成のラバルノズル形式の２流体ノズル１０を用いていることから、図５（ａ）に示すようにばらつきのない均一な液滴の微粒化が実現されている。
【００２９】
ここで噴霧のために供給される液体１１の流量が一定であると仮定した場合には、より微細化された液滴径の微小液滴１１ａがより高速の液滴速度で除塵空間５ａ内を流動しているほど液滴分布密度が高く、したがってナノ粒子１２ａが微小液滴１１ａと衝突する確率が高いと推測される。このため、本実施の形態では、液滴径、液滴速度およびこれらの組み合わせを変数として、液滴条件を便宜的に定義するようにしている。すなわち本実施の形態における液滴条件データ３８は、除塵のための２流体ノズル１０によって噴射される微小液滴１１ａの液滴サイズデータ３８ａおよび除塵空間５ａ内における液滴分布密度データ３８ｂを少なくとも含んだ構成となっている。ここで液滴サイズデータ３８ａは図５（ａ）に示す液滴径分布であり、液滴分布密度データ３８ｂは液滴径分布と液滴速度分布とを組み合わせることによって定義される。
【００３０】
そして噴霧動作パラメータ３９には、液滴条件データ３８に規定される液滴条件を満たす噴霧動作を実現するためのパラメータ、すなわちエア圧力値３９ａ、エア流量値３９ｂ、液体圧力値３９ｃ、液体流量値３９ｄが、液滴条件ごとに設定されている。これらの噴霧動作パラメータ３９は、処理対象気体１２の種類に応じて予め実行される条件出しテストによって個別に設定され、処理対象気体１２の種類を噴霧制御部３０に指定入力することにより、当該種類に応じて適切な噴霧動作パラメータ３９が読み出されるようになっている。なお噴霧制御部３０は噴霧動作パラメータ３９の各項目を手動入力する機能を備えており、除塵処理に際して噴霧動作パラメータ３９の各項目を適宜個別に設定して入力するようにしてもよい。
【００３１】
次に図６，図７を参照して、除塵装置１を用いて行われる除塵方法、すなわち処理対象気体１２に含まれるナノ粒子１２ａを微小液滴１１ａによって捕捉して除去する除塵方法について説明する。まず図６（ａ）に示すように、噴霧部２の上端部に設けられた排気導入部３より、除去対象のナノ粒子１２ａを含有する処理対象気体１２を噴霧部２内に取り込み、噴霧ユニット４を介して除塵空間５ａ内に導入する（気体導入工程）。
【００３２】
このとき噴霧ユニット４に配設された２流体ノズル１０に、微小液滴１１ａを形成するための液体１１およびエア（駆動気体）を、液送ポンプ３４、エア供給源３６より制御弁ユニット３１を介して供給する。これにより、処理対象気体１２が導入された除塵空間５ａ内には、２流体ノズル１０によって微小液滴１１ａが噴霧される（液滴噴霧工程）。
【００３３】
この液滴噴霧工程においては、噴霧制御部３０が記憶部３７に記憶された２流体ノズル１０の噴霧動作パラメータ３９を参照して制御弁ユニット３１を制御する。噴霧動作パラメータ３９は、除塵対象のナノ粒子１２ａを捕捉するための推奨条件として設定された液滴条件を実現するために予め設定されており、前述のように微小液滴１１ａの液滴サイズおよび除塵空間５ａ内における液滴分布密度を少なくとも含んだ構成となっている。
【００３４】
このように、処理対象気体１２が導入された除塵空間５ａ内に微小液滴１１ａを噴霧することにより、噴霧された微小液滴１１ａは除塵空間５ａ内を高速で流動し、この過程において処理対象気体１２に含有されたナノ粒子１２ａと衝突する。これにより、図６（ｂ）に示すように、微小液滴１１ａによってナノ粒子１２ａを捕捉して除去する（除塵工程）。この除塵工程においては、処理対象気体１２の種類に応じて設定された液滴条件が実現されるよう、２流体ノズル１０から微小液滴１１ａが噴霧されることから、除塵対象のナノ粒子１２ａを安定して捕捉することが可能となっており、良好な除塵性能が確保される。
【００３５】
そしてナノ粒子１２ａを捕捉した微小液滴１１ａは、デミスタ１３を通過して下方へ流動する過程で、デミスタ１３に付着して凝集することにより大きな液滴に成長し、下方の通気槽６ａ内に落下回収される。これとともに、除塵空間５ａにて除塵されて筒下部５ｂへ流動した後の処理対象気体１２は、筒下部５ｂの下端部の開口から液体１１内へ溢流する。次いで処理対象気体１２は液体１１内を液面に向かって上昇し、液面から浮上して液面空間６ｂに貯留された後、通気槽６ａの上面に設けられた接続筒７内に流入する。
【００３６】
接続筒７内の流入した処理対象気体１２は、ここでさらにデミスタ１３によってミスト分が除去された後に、フィルタ部８内に下方から流入する。次いで処理対象気体１２はプレフィルタ１５、ＨＥＰＡフィルタ１６によって濾過される。これにより、処理対象気体１２からナノ粒子１２ａを含む固形成分が除去され、除塵処理によって清浄化された後に、処理済み気体１２＊として排気部９から排気される。
【００３７】
フィルタ部８による濾過処理において、本実施の形態では、以下に説明するように、噴霧部２、通気部６による良好な除塵効果が得られることから、プレフィルタ１５、ＨＥＰＡフィルタ１６に対する除塵負荷が大幅に低減されている。これによりこれらの目詰まりを防止することができ、高価なＨＥＰＡフィルタ１６の交換頻度を大幅に減少させて、除塵装置１の設備保守の省力化およびランニングコストの低減が可能となっている。
【００３８】
ここで図８を参照して、除塵装置１によって実現される除塵性能について説明する。前述のように、本実施の形態においてはＨＥＰＡフィルタ１６に捕集された固形異物量を秤量することによって、処理対象気体が噴霧部２、通気部６を通過することによる除塵性能を評価するようにしている。図８に示す表は、（噴霧有り／噴霧無し）×（通気槽使用有り／使用無し）の４通りの条件で、２００ｎｍ程度のサイズの粒子を対象として除塵を実施した除塵性能評価結果、すなわち処理対象気体１２に含有されていた粒子のうち除塵作用によって除去された割合を、百分比で示している。
【００３９】
ここで（噴霧無し）×（通気槽使用無し）の条件では除塵作用は全く働かないことから、粒子除去率は０％である。そして（噴霧無し）×（通気槽使用有り）の条件では、処理対象気体１２が通気槽６ａにおいて液体１１内を通過することによる除塵効果のみが作用する結果、２３．１％の粒子除去率が得られている。これに対し、（噴霧有り）×（通気槽使用無し）では、微小液滴１１ａとの衝突によって捕捉されることによる除塵効果が作用して、８７．８％の粒子除去率が得られている。さらに（噴霧有り）×（通気槽使用有り）の条件では、液体１１内を通過することによる効果が重畳される結果、９９．３％の高い粒子除去率が実現されている。
【００４０】
図９に示すグラフは、除塵装置１による除塵において２流体ノズル１０によって消費されるエア流量を、既存ノズルとの対比して示している。ここで用いられる２流体ノズル１０は、図３に示すＬ１＝５ｍｍ、Ｌ２＝２．５ｍｍの寸法設定のものである。このグラフから判るように、平均粒径Ｄ３２で２０〜３０μｍ程度の微小液滴を得るために、既存ノズルでは１５０ＮＬ／ｍｉｎ以上のエア流量を必要としていたのに対し、本実施の形態に示す２流体ノズル１０では７０〜８０ＮＬ／ｍｉｎ程度のエア流量で同等の液滴微細化が実現されている。これにより、少ないエア消費量で高い除塵効果が得られ、高効率の除塵が可能となっている。
【００４１】
上記説明したように、本実施の形態に示す除塵装置１による除塵方法では、 ナノ粒子１２ａを含んだ処理対象気体１２が導入された除塵空間５ａ内に微小液滴１１ａを噴霧する液滴噴霧工程において、微小液滴１１ａの液滴サイズおよび除塵空間５ａ内における液滴分布密度を少なくとも含み、除塵対象のナノ粒子１２ａを捕捉するための推奨条件として予め設定された液滴条件を実現するための２流体ノズル１０の噴霧動作パラメータ３９に基づき、微小液滴１１ａを形成するための液体および駆動気体を気液供給部によって２流体ノズル１０に供給するようにしている。これにより、ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の除塵装置および除塵方法は、ナノ粒子を対象として高い除塵効率を低いランニングコストで実現することができるという効果を有し、処理対象気体に含まれるナノ粒子を除去する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１  除塵装置
２  噴霧部
４  噴霧ユニット
５  除塵筒
６  通気部
６ａ  通気槽
８  フィルタ部
１０  ２流体ノズル
１１  液体
１１ａ  微小液滴
１２  処理対象気体
１２ａ  ナノ粒子
１５  プレフィルタ
１６  ＨＥＰＡフィルタ
３１  制御弁ユニット
３４  液送ポンプ
３６  エア供給源
【図１】
2015100716.tif 000003
【図２】
2015100716.tif 000004
【図３】
2015100716.tif 000005
【図４】
2015100716.tif 000006
【図５】
2015100716.tif 000007
【図６】
2015100716.tif 000008
【図７】
2015100716.tif 000009
【図８】
2015100716.tif 000010
【図９】
2015100716.tif 000011