(57)【要約】【課題】従来の粉塵回収装置にあっては、乾燥処理後の粉塵が高温であることから、耐熱性を有する特殊な回収袋を用いるか、粉塵を充分に冷却してから回収する必要があり、処理費用や処理時間が多くかかるものとなっていた。【解決手段】粉塵が導入される一次回収器１１と、ガスを濾過して粉塵を収容する回収袋１３を設けた二次回収器１２と、一次回収器１１から二次回収器１２へ粉塵を流通させる回収用パイプ１４と、一次回収器１１内に冷却用空気を供給するための空気供給系１５と、空気供給系１５に冷却用空気を供給する供給源１６及び二次回収器１２内を排気する排気源１７の少なくとも一方を備えた粉塵回収装置１とし、高温の粉塵を短時間で冷却して効率良く回収するようにし、例えば紙製の回収袋の使用を可能にして、処理費用の節減を実現した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に含まれた粉塵を回収する装置であって、粉塵が導入される一次回収器と、ガスを濾過して粉塵を収容する回収袋を設けた二次回収器と、一次回収器から二次回収器へ粉塵を流通させる回収用パイプと、一次回収器内に冷却用空気を供給するための空気供給系と、空気供給系に冷却用空気を供給する供給源及び二次回収器内を排気する排気源の少なくとも一方を備えたことを特徴とする粉塵回収装置。
【請求項２】
回収用パイプの中間を開閉する開閉弁と、空気供給系の中間と回収用パイプの開閉弁よりも下流部分とを連結する希釈用パイプと、空気供給系と希釈用パイプとの分岐部分で冷却用空気の流れを切り替える切替弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の粉塵回収装置。
【請求項３】
一次回収器が、下側に向けて漸次小径となるテーパ面を備えると共に、テーパ面の小径端部に回収用パイプの入口を備えており、空気供給系が、テーパ面に沿った一定の螺旋方向に冷却用空気を噴射する噴射ノズルを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉塵回収装置。
【請求項４】
一次回収器が、テーパ面の内側中央に整流器を備えていることを特徴とする請求項３に記載の粉塵回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス中に含まれた粉塵を回収するのに用いる装置に関し、より具体的には、例えば、屎尿、生ごみ及び汚泥等の汚物を乾燥処理することにより生じた高温の粉塵を回収するのに好適な粉塵回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の粉塵回収装置としては、例えば屎尿処理装置の一部を構成するものがあった。屎尿処理装置では、乾燥釜において屎尿等の汚物を高温で乾燥処理してこれらを粉塵化した後、乾燥釜内のガスとともに粉塵を吸引し、この際、ガスをフィルタ状の回収袋に通過させることで粉塵を回収袋に収容する。このような粉塵回収装置を備えた屎尿処理装置は、例えば特開平８−２８１２５２号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したような従来の粉塵回収装置にあっては、乾燥処理後の粉塵が高温（例えば２５０〜３５０℃）であり、市販の紙製の回収袋では焼けてしまうことから、耐熱性を有する特殊な回収袋を用いるか、粉塵を充分に冷却してから回収する必要があった。このため、前者の場合には処理費用がかさむこととなり、後者の場合には処理時間がかかるといった問題点があり、これらの問題点を解決することが課題であった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、高温の粉塵を短時間で冷却して効率良く回収することができ、これにより例えば紙製の回収袋の使用を可能にして、処理費用の節減を図ることができる粉塵回収装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の粉塵回収装置は、請求項１として、ガス中に含まれた粉塵を回収する装置であって、粉塵が導入される一次回収器と、ガスを濾過して粉塵を収容する回収袋を設けた二次回収器と、一次回収器から二次回収器へ粉塵を流通させる回収用パイプと、一次回収器内に冷却用空気を供給するための空気供給系と、空気供給系に冷却用空気を供給する供給源及び二次回収器内を排気する排気源の少なくとも一方を備えた構成とし、請求項２として、回収用パイプの中間を開閉する開閉弁と、空気供給系の中間と回収用パイプの開閉弁よりも下流部分とを連結する希釈用パイプと、空気供給系と希釈用パイプとの分岐部分で冷却用空気の流れを切り替える切替弁を備えた構成とし、請求項３として、一次回収器が、下側に向けて漸次小径となるテーパ面を備えると共に、テーパ面の小径端部に回収用パイプの入口を備えており、空気供給系が、テーパ面に沿った一定の螺旋方向に冷却用空気を噴射する噴射ノズルを備えている構成とし、請求項４として、一次回収器が、テーパ面の内側中央に整流器を備えている構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる粉塵回収装置では、高温の粉塵を一次回収器に導入し、この一次回収器に空気流通系から冷却用空気を供給して粉塵を冷却する。そして、粉塵を冷却しながら回収用パイプに通して二次回収器へ流通させ、この二次回収器において、冷却用空気を含むガスを回収袋により濾過して粉塵を回収する。このように、当該粉塵回収装置では、一次回収器から二次回収器に至る間で粉塵とともに冷却用空気を流通させることにより、粉塵を冷却して回収袋に収容する。なお、冷却用空気の流れは、空気供給系に冷却用空気を供給する供給源で行う強制的な給気、二次回収器内を排気する排気源で行う負圧による吸気、又は供給源と排気源の両方による働きで形成する。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる粉塵回収装置では、空気流通系において冷却用空気が一次回収器に流れるように切替弁をセットするとともに開閉弁を開放し、この状態で一次回収器内に冷却用空気を供給して粉塵を冷却するとともに同粉塵を二次回収器で回収する。そして、所定の時間が経過したところで、冷却用空気が希釈用パイプに流れるように切替弁を切り替えるとともに開閉弁を閉塞する。これにより、希釈用パイプから回収用パイプを経て二次回収器に冷却用空気が直接供給されて、粉塵の冷却効率がより一層高められる。その後は、切替弁の切り替えと開閉弁の開閉とを交互に行うことにより、粉塵の冷却及び回収が効率良く行われる。
【０００８】
本発明の請求項３に係わる粉塵回収装置では、一次回収器において空気供給系の噴射ノズルから冷却用空気を噴射すると、一次回収器のテーパ面に沿って下側へ向う螺旋状の空気流が形成される。この空気流により、粉塵は冷却されると共に吹き飛ばされて流動性が上がり、回収用パイプに円滑に流入する。
【０００９】
本発明の請求項４に係わる粉塵回収装置では、一次回収器においてテーパ面の内側中央に整流器を備えているので、とくに、テーパ面から回収用パイプに流入する空気流がより円滑なものとなり、回収用パイプへの粉塵の流入もより円滑になる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる粉塵回収装置によれば、高温の粉塵を短時間で冷却して効率良く回収することができると共に、比較的安価な紙製の袋を粉塵の回収袋として用いることが可能になり、処理費用の節減を実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる粉塵回収装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、希釈用パイプから冷却用空気を直接供給することで粉塵の冷却機能をより一層高めることができ、とくに、切替弁の切り替えと開閉弁の開閉とを交互に行う使用方法を採用すれば、粉塵の冷却及び回収のさらなる高効率化を実現することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に係わる粉塵回収装置によれば、請求項１及び２と同様の効果を得ることができるうえに、一次回収器のテーパ面に沿って形成される螺旋状の空気流により、粉塵が一次回収器から回収用パイプに円滑に流入することとなり、粉塵を一次回収器内に殆ど残さずに効率良く回収することができる。
【００１３】
本発明の請求項４に係わる粉塵回収装置によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、整流器を採用したことにより、一次回収器から回収用パイプへの空気及び粉塵の流入がより円滑なものとなる。また、一次回収器の中心軸に対してテーパ面の角度を大きくしても、空気及び粉塵の円滑な流れを得ることができるので、上記角度を大きくすることで一次回収器の高さ寸法を小さくすることができ、装置全体の小型化にも貢献し得るものとなる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面に基づいて、本発明の粉塵回収装置の一実施例を説明する。なお、本発明の粉塵回収装置は、その詳細な構成が以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１５】
図１に示す粉塵回収装置１は、上側からガスとともに粉塵が導入される一次回収器１１と、ガスを濾過して粉塵を収容する回収袋１３を設けた二次回収器１２と、一次回収器１１から二次回収器１２へ粉塵を流通させる回収用パイプ１４と、一次回収器１１内に冷却用空気を供給するための空気供給系１５と、空気供給系１５に冷却用空気を供給する供給源１６と、二次回収器１２内を排気する排気源１７を備えている。
【００１６】
また、粉塵回収装置１は、回収用パイプ１４の中間に、その流路を開閉する開閉弁１８が設けてあると共に、空気供給系１５の中間に、回収用パイプ１４の開閉弁１８よりも下流部分に通じる希釈用パイプ１９が連結してあり、さらに、空気供給系１５と希釈用パイプ１９との分岐部分には、冷却用空気の流れを図１中矢印Ａで示す一次回収器１１側と図１中矢印Ｂで示す希釈用パイプ１９側とに切り替える切替弁２０が設けてある。
【００１７】
一次回収器１１は、後記するサイクロン式集塵機６４の下部に設けてあると共に、下側に向けて漸次小径となる逆円錐状のテーパ面１１Ａを備えており、テーパ面１１Ａの小径端部（下端部）に回収用パイプ１４の入口が設けてある。また、一次回収器１１は、テーパ面１１Ａの内側中央に整流器２１を備えている。この整流器２１は、図４に示すように円錐形を成すと共に、テーパ面１１Ａに固定した十字形の支持板２２で支持してある。なお、支持板２２は、後記する螺旋状の空気流に対応して、一定の周方向に捩れを設けるとより良い。
【００１８】
二次回収器１２は、その内部に、回収用パイプ１４の端部を上側から貫通させたプレート２３が設けてあると共に、プレート２３の下面側に、回収袋１３が着脱可能に設けてあり、回収袋１３の収容空間の下側に、モータを駆動源とするファン等で構成した排気源１７が設けてある。なお、回収袋１３は、二次回収器１２に設けた扉（図示せず）から外部に取り出すことができる。
【００１９】
空気供給系１５は、エアポンプ等から成る供給源１６に接続され且つ中間に先の切替弁２０を設けた主管１５Ａと、主管１５Ａから複数（図示では２つ）に分かれて一次回収器１１内に至る分岐管１５Ｂ，１５Ｂを備えている。そして、各分岐管１５Ｂの端部には、図３にも示すように、斜め下方で且つ一定の周方向に向けて噴射ノズル１５Ｃが設けてある。すなわち、各噴射ノズル１５Ｃは、一次回収器１１のテーパ面１１Ａに沿った一定の螺旋方向に冷却用空気を噴射するものとなっており、全体として、図３中の矢印Ｃで示すように下方へ向う螺旋状の空気流を形成する。
【００２０】
ここで、上記の粉塵回収装置１は、好適な例として、図２に示す乾燥処理装置に用いることができる。
【００２１】
図示の乾燥処理装置は、屎尿、生ごみ及び汚泥等の汚物を乾燥処理して粉塵化するものであって、加熱気体を発生させる加熱気体発生手段５１と、収容した汚物を粉砕して粉末状に乾燥させる乾燥処理手段５２と、乾燥処理手段５２の排気中から粉末状の汚物を分離して回収する分離回収手段５３と、加熱気体発生手段５１からの加熱気体を乾燥処理手段５２に導入する送給パイプ５４と、乾燥処理手段５２の排気を分離回収手段５３に導入する排気パイプ５５と、乾燥処理手段５２をバイパスして加熱気体発生手段５１からの加熱気体を分離回収手段５３に導入するバイパスパイプ５６を備えると共に、所定の反応温度を要する脱臭触媒５７により分離回収手段５３の排気中から臭気を除去する脱臭手段５８と、分離回収手段５３の排気を脱臭手段５８に導入する連結パイプ５９を備えている。
【００２２】
加熱気体発生手段５１は、例えば発電機能を有するガスタービンエンジンであって、例えば６３０℃程度の高温の加熱気体を発生させるものであり、当該乾燥処理装置の電力源としても用いることができる。
【００２３】
乾燥処理手段５２は、上側に開口部を有する乾燥釜６０と、乾燥釜６０の開口部を閉塞する蓋６１と、乾燥釜６０を回転駆動するモータ６２Ａ及び動力伝達機構６２Ｂを備えており、傾斜状態に保持した乾燥釜６０をその傾斜軸回りに回転駆動する。蓋６１は、図示しない固定部位により回転不能に保持してあると共に、乾燥釜６０に対して摺動接触するシール構造を備えており、これにより各パイプ５４，５５の接続を可能にすると共に、外部への臭気漏れを防止している。
【００２４】
なお、乾燥釜６０には、収容した汚物を乾燥させた後、同汚物を回転動作とともに粉末状に粉砕するために、セラミックスあるいは鉄から成る複数の蓄熱球が収容してある。また、蓋６１には、図外の汚物タンク側から所定量の汚物を乾燥釜６０に導入するためのパイプ６３が接続してある。
【００２５】
分離回収手段５３は、サイクロン式の集塵機６４を備えており、この集塵機６４の下部に、図１に基づいて説明した粉塵回収装置１が設けてある。なお、粉塵回収装置１は、理解し易くする都合上、図１では各構成を離間させて示したが、例えばパイプ類を適宜曲げるなどして各構成の配置を工夫することにより、図２に示す如き筐体にコンパクトに収納することが可能である。
【００２６】
送給パイプ５４は、一端部を加熱気体発生手段５１に接続すると共に、他端側を乾燥処理手段５２の蓋６１に貫通させており、他端部が乾燥釜６０の底部近傍に達している。これにより、送給パイプ５４は、乾燥釜６０内で他端部が汚物に没する状態となって、汚物内に加熱気体を泡状にして噴出させると共に、乾燥釜６０の回転動作に伴って汚物を攪拌する手段としても機能する。
【００２７】
排気パイプ５５は、その一端部を乾燥処理手段５２の蓋６１に貫通させると共に、他端部を分離回収手段５３の集塵機６４の上部に連結している。また、排気パイプ５５の一端部には、乾燥処理手段５２の乾燥釜６０の排気温度を検出するための温度センサ６５が設けてある。
【００２８】
バイパスパイプ５６は、一端部が、送給パイプ５４の途中に設けた分岐部６６Ａに接続してあると共に、他端部が、排気パイプ５５の途中に設けた分岐部６６Ｂに接続してある。
【００２９】
脱臭手段５８は、概略円筒状を成していて、図中の上側に入口部６７を有すると共に、下側に出口部６８を有し、フィルタ６９と脱臭触媒５７が収容してある。この脱臭触媒５７は、例えば白金を用いたものであって、この場合の反応温度は３００℃以上である。また、脱臭手段５８は、入口部６７および出口部６８に、通過する気体の温度を検出するための入口側温度センサ７０および出口側温度センサ７１が設けてある。
【００３０】
連結パイプ５９は、一端部を分離回収手段５３における集塵機６４の上部に接続すると共に、他端部を脱臭手段５８の入口部６７に接続している。なお、脱臭手段５８の出口部６８には、外部に開放した排気路７２が設けてある。
【００３１】
ここで、乾燥処理装置は、加熱気体発生手段５１から乾燥処理手段５２を経由して分離回収手段５３に至る主経路と、加熱気体発生手段５１からバイパスパイプ５６を経由して分離回収手段５３に至るバイパス経路を形成しており、主経路とバイパス経路の気体流量を制御する流量制御弁として、送給パイプ５４の分岐部６６Ａよりも下流側に第１流量制御弁７３Ａが設けてあり、バイパスパイプ５６に第２流量制御弁７３Ｂが設けてある。
【００３２】
また、乾燥処理装置は、脱臭手段５７の入口側温度センサ７０および出口側温度センサ７１の検出温度に基づいて、第１および第２の流量制御弁７３Ａ，７３Ｂを開閉制御する制御手段（図示せず）を備えている。この制御手段は、弁制御のほか、排気パイプ５５の温度センサ６５からの検出信号が入力され、乾燥処理手段５２のモータ６２Ａの制御なども行う。
【００３３】
上記の乾燥処理装置は、作動初期においては、加熱気体発生手段５１を作動させ、バイパス経路の第２流量制御弁７３Ｂを開放すると共に、主経路の第１流量制御弁７３Ａを閉塞する。これにより、高温の加熱気体を分離回収手段５３に導入して集塵機６４を加熱し、さらに、加熱気体を連結パイプ５９から脱臭手段５８に導入して脱臭触媒５７を加熱する。
【００３４】
そして、脱臭手段５８の出口側温度センサ７１による検出温度が脱臭触媒５７の反応温度以上になったところで、制御手段により第２流量制御弁７３Ｂを徐々に閉塞すると共に、第１流量制御弁７３Ａを徐々に開放する。これにより、加熱気体を乾燥処理手段５２の乾燥釜６０に導入し、汚物の乾燥処理を開始する。このとき、外気温が低い場合であっても、離回収手段５３が予め加熱されているので、乾燥処理手段５２の排気中に含まれる水分が集塵機６４の内壁で結露することなく外部に放出され、乾燥処理後の粉塵が水分によって固まるような事態が未然に防止される。
【００３５】
上記の如く乾燥処理を開始すると、乾燥処理手段５２では、乾燥釜６０を回転駆動して汚物に熱を効率的に伝えながら同汚物を乾燥させる。その後、汚物は、蓄熱球により粉砕され、加熱気体の噴流で舞い上げられて高温のガスに晒され、最終的には炭化した粉塵になる。その後、粉塵は、乾燥処理手段５２の排気とともに分離回収手段５３に送られ、集塵機６４により分離されて粉塵回収装置１に導入される。なお、分離回収手段５３の排気は、脱臭手段５８の脱臭触媒５７による酸化還元作用で臭気を除去して外部へ排出する。
【００３６】
ここで、粉塵回収装置１に導入された粉塵は、２５０〜３５０℃程度の高温であり、例えば紙製の回収袋にそのまま収容すると回収袋を焼損する。そこで、当該粉塵回収装置１では、高温の粉塵を一次回収器１１に導入し、この一次回収器１１に空気流通系１５から冷却用空気を供給して粉塵を冷却する。そして、粉塵を冷却しながら回収用パイプ１４に通して二次回収器１２へ流通させ、この二次回収器１２において、冷却用空気を含むガスを回収袋１３により濾過して粉塵を回収する。
【００３７】
より具体的には、空気流通系１５において冷却用空気が一次回収器１１に流れるように（矢印Ａ）切替弁２０をセットするとともに開閉弁１８を開放し、供給源１６を作動させて空気供給系１５に冷却用空気を供給すると共に、排気源１７を作動させて二次回収器１２内を排気する。
【００３８】
これにより、一次回収器１１では、各噴射ノズル１５Ｃから冷却用空気が噴射されて、テーパ面１１Ａに沿った螺旋状の空気流が形成され、粉塵を冷却すると共に粉塵を躍動させて回収用パイプ１４へ円滑に流入させる。このとき、当該粉塵回収装置１では、整流器２１による作用で回収用パイプ１４への流入がより一層円滑なものとなる。
【００３９】
さらに、当該粉塵回収装置１は、所定の時間が経過したところで、冷却用空気が希釈用パイプ１９に流れるように（矢印Ｂ）切替弁２０を切り替えるとともに開閉弁１８を閉塞する。これにより、希釈用パイプ１９から回収用パイプ１４を経て二次回収器１２に冷却用空気が直接供給され、また、二次回収器１２内は排気源７により強制排気されているので、粉塵の冷却効率がより一層高められる。そして、当該粉塵回収装置１は、より望ましい使用方法として、切替弁２０の切り替えと開閉弁１８の開閉とを例えば数秒単位で交互に行う。
【００４０】
上記の如く各弁１８，２０の切り替えを繰り返し行うことで、粉塵が充分に冷却されて回収袋１３に収容されることとなり、また、希釈用パイプ１９に冷却用空気を流通させている間は一次回収器１１への冷却用空気の供給が停止されるので、一次回収器１１内で舞い上がった粉塵を落下させることができ、粉塵の回収効率がより高められる。
【００４１】
このようにして、当該粉塵回収装置１では、粉塵の冷却及び回収を連続的に効率良く行うことが可能であり、例えば、２５０〜３５０℃程度であった粉塵の温度を８０〜１００℃程度に下げて短時間で回収することができる。したがって、回収袋１３には、例えば、比較的安価に市販されている紙製の袋を用いることが可能となり、これにより処理費用を節減することができる。
【００４２】
なお、本発明の粉塵回収装置では、冷却用空気の供給源１６及び二次回収器の排気源１７の少なくとも一方を設ければ、上記したように冷却用空気を流通させることが可能であるが、上記実施例のように供給源１６及び排気源１７の両方を設ければ、粉塵の冷却及び回収のさらなる高効率化を実現することができ、さらに、コンプレッサーなどを用いて冷却用空気を加圧供給する構成にすれば、配管における粉塵の詰まりをより確実に防止したうえで、配管径を小さくすることが可能となる。
【００４３】
また、上記実施例では、空気供給系１５と回収用パイプ１４とを希釈用パイプ１９で接続した構成を示したが、上記希釈用パイプ１９及び切替弁２０を廃止して、図５に示す如く回収用パイプ１４に短尺の希釈用パイプ３０を接続し、この希釈用パイプ３０に一方向弁３１を設けた構成にすることができる。この場合には、二次回収器１２に排気源１７を設けることが必須となる。一方向弁３１は、排気減１７の作動中において開閉弁１８を閉じた際に、その下流側の負圧により開放されて外気を導入する。すなわち、その導入外気を冷却用空気として用いることにより、上記実施例と同様に粉塵の冷却効果を高めることが可能となる。
【００４４】
さらに、上記実施例では、当該粉塵回収装置１を汚物の乾燥処理装置に適用した場合を例示したが、この場合には、冷却用空気が集塵機６４側へ流れることが無いので、集塵機６４内の高温の排気ガスを温度低下させることなく脱臭手段５８に供給し得るという利点があり、このほか、当該粉塵回収装置は、焼却炉におけるサイクロン式集塵機などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉塵回収装置の一実施例を示す断面説明図である。
【図２】図１に示す粉塵回収装置を備えた乾燥処理装置を示す説明図である。
【図３】一次回収器における噴射ノズルの配置を説明する側部断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図４】一次回収器における整流器を説明する平面図（ａ）及び側部断面図（ｂ）である。
【図５】希釈用パイプの他の例を示す要部の説明図である。
【符号の説明】
１　　　　　粉塵回収装置
１１　　　　一次回収器
１１Ａ　　　テーパ面
１２　　　　二次回収器
１３　　　　回収袋
１４　　　　回収用パイプ
１５　　　　空気供給系
１５Ｃ　　　噴射ノズル
１６　　　　供給源
１７　　　　排気源
１８　　　　開閉弁
１９　３０　希釈用パイプ
２０　　　　切替弁
２１　　　　整流器
【図１】
2004105826.tif 000003
【図２】
2004105826.tif 000004
【図３】
2004105826.tif 000005
【図４】
2004105826.tif 000006
【図５】
2004105826.tif 000007