(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含塵ガスから粉塵を分離捕集する内円筒と外円筒を備えたサイクロン型集塵装置において，
前記内円筒の外周面の複数箇所に三日月形状の横断面形状を有する突起部材を取り付けた突出部を形成したことを特徴とする，サイクロン型集塵装置。
【請求項２】
前記突出部は，前記内円筒の中心軸と平行に形成されていることを特徴とする，請求項１のサイクロン型集塵装置。
【請求項３】
前記突出部が内円筒の外周面の対向する位置に形成されていることを特徴とする，請求項１又は２のサイクロン型集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ガス中に含まれる粉塵などといった固体粒子を遠心力を利用してガス中から分離して捕集するサイクロン型集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば燃焼設備や乾燥設備，その他の化学設備などから排気される含塵ガスは，そのまま大気中に放出すると汚染などの原因となる。そこで従来より，含塵ガス中に含まれる粉塵などを捕集するためにサイクロン型集塵装置が用いられている。サイクロン型集塵装置は構造が簡単で性能が優れ，かつ圧力損失が小さいため大型の送風ファンなどが不要で製作費が廉価であり，またメンテナンスが容易であるといった長所がある反面，バッグフィルター集塵装置などと比較して，集塵効率が劣るといった問題がある。
【０００３】
そこで従来より，サイクロン集塵装置を改良し，集塵効率を向上させる試みがなされている。例えば特開平１０−３８４号では，外円筒の下方を拡径させることによって，外円筒内で生ずる螺旋流を外円筒の下方で減速させ，内円筒内へ粉塵が流れ込むのを防いでいる。また特開平６−１５４６５９号のように内円筒下端に案内翼を取り付けたサイクロン集塵装置や，特開平８−２９９７２８号のように内円筒周面に整流案内板を取り付けたサイクロン集塵装置も公知である。更に，内円筒の下方に遮蔽板を設けて出口の静圧を常圧に近づけブローアップを低減するサイクロン集塵装置（特開平８−２８１１４８号），外円筒の内壁にスプレーノズルを取り付けて空気流を増速させたサイクロン集塵装置（特開平８−５２３８３号），電荷によって集塵部材に吸引させるサイクロン集塵装置（特開平７−２６５７３２号），フィルターとの組合せによって微細な粉塵も捕集できるようにしたサイクロン集塵装置（特開平７−１９４９１３号），メッシュや小球体との組合せによって微細な粉塵も捕集できるようにしたサイクロン集塵装置（特開平９−１６４３４４号）なども公知になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来提案されたものは，いずれも大がかりな改良が必要であり，部品点数の大幅な増加や構造の複雑化に伴うコストの上昇を避けがたい。特に特開平６−１５４６５９号や特開平８−２９９７２８号のように内円筒に羽根などを取り付けた場合，形状が複雑になるため含塵ガス中の粉塵が羽根の周りに付着し，安定した粉塵の捕集除去ができなくなってしまうおそれがある。また，特に食品製造設備などで発生した含塵ガスなどを処理する場合は，衛生上等の理由により付着した粉塵を洗浄して除去する必要があるが，形状が複雑であると洗浄が困難となり，定置洗浄による省力化ができなくなってしまう。
【０００５】
一方，サイクロン集塵装置は小型になるほど分離限界粒子径は小さくなる。従って集塵性能を上げるために，小型のサイクロン集塵装置を複数台つなぎ合わせたマルチサイクロン化する方法も考えられる。しかし，小型化によって単位処理空気量当たりの設備費が増大し，更に圧力損失の増大に伴いランニングコストも上昇する。また小型のサイクロン集塵装置は高い設計精度が必要であり，マルチサイクロン化した場合，隣接するサイクロン集塵装置間の相互干渉などで集塵性能の低下をきたす問題もある。
【０００６】
本発明の目的は，比較的簡単な構成でありながら集塵効率を向上させることができる低廉かつメンテナンス性に優れたサイクロン集塵装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために，請求項１にあっては，含塵ガスから粉塵を分離捕集する内円筒と外円筒を備えたサイクロン型集塵装置において，前記内円筒の外周面の複数箇所に三日月形状の横断面形状を有する突起部材を取り付けた突出部を形成したことを特徴としている。この請求項１のサイクロン型集塵装置において，前記突出部は，請求項２に記載したように，例えば前記内円筒の中心軸と平行に形成されている。また請求項３に記載したように，前記突出部が内円筒の外周面の対向する位置に形成されていても良い。
【０００８】
これら請求項１〜３のサイクロン型集塵装置において，含塵ガスは内円筒外周面と外円筒内周面の間に形成された筒状の空間を螺旋状に流れながら下降していき，この下降中に遠心力でガス中の粉塵が外側に移動させられ，外円筒内面に沿って落下することとなる。そして，このように粉塵が分離捕集された後の排気ガスは，内円筒の内部を通って上方に排気される。これら請求項１〜３のサイクロン型集塵装置によれば，内円筒外周面の複数箇所に突出部が形成されていることにより，突出部が形成されている箇所は他の箇所（突出部が形成されていない箇所）に比べて内円筒外周面と外円筒内周面の隙間の距離が狭くなる。このため，内円筒外周面と外円筒内周面の間に形成された筒状の空間を螺旋状に流れる含塵ガスの流速は，突出部が形成されている箇所では他の箇所に比べて速くなり，逆に他の箇所では突出部が形成されている箇所に比べて遅くなる。こうして含塵ガスの流速に変化を生じさせることにより，集塵効率を向上させることが可能になると考えられる。
【０００９】
これら請求項１〜３のサイクロン型集塵装置は，内円筒の外周面の複数箇所に突出部を形成するだけで良いので，構成が簡単で比較的安価に製作でき，またメンテナンス上も優れているという特徴がある。特に請求項４の構成を採用すれば，既存のサイクロン型集塵装置において，円筒形状に形成されている内円筒本体の外周面に突起部材を取り付けるだけで，簡単に改良でき，集塵効率を向上させることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は，本発明の好ましい実施の形態にかかるサイクロン型集塵装置（以下「集塵装置」という）１の説明図である。
【００１１】
図示の集塵装置１は，内円筒１０と外円筒１１を備えている。内円筒１０は，上下端がいずれも開口した中空の略円筒形状をなしている（但し後述するように，内円筒１０の外周面には突出部１７が形成されている）。内円筒１０の上端には，図示しないダクト等が接続されている。外円筒１１は，内円筒１０よりも径が大きい中空の円筒で構成されており，外円筒１１の上端は蓋１２によって閉塞されているが，蓋１２の中央を内円筒１０が貫通し，外円筒１１内のガスを内円筒１０を通じて上方に排気できるようになっている。内円筒１０と外円筒１１は中心軸が一致するように同軸に配置されており，径の小さい内円筒１０の外側を径の大きい外円筒１１で包むように二重に配置することにより，内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面の間には略筒状の空間１３が形成されている。この実施の形態では，内円筒１０の直径Ｄｅに対し，外円筒１１の直径Ｄｃ＝２．２Ｄｅ，外円筒１１の高さＬｃ＝４．４Ｄｅ，内円筒１０の高さＬｅ＝１．４８Ｄｅにそれぞれ設定されている。
【００１２】
図２に示すように，内円筒１０は，上下端がいずれも開口した中空の円筒形状に形成された内円筒本体１５と，三日月形状の横断面形状を有する１又は２以上の突起部材１６を備えており，図３に示す例では，内円筒本体１５の外周面に，１つの突起部材１６を一体的に取り付けた構成になっている。また図４に示す例では，内円筒本体１５の外周面の両側に，２つの突起部材１６を一体的に取り付けた構成になっている。これら図３，４に示したように，内円筒１０は，突起部材１６が取り付けられた箇所が，他の箇所（突起部材１６が取り付けられていない箇所）に比べて肉厚に形成されており，これにより，内円筒１０の外周面には，内円筒本体１５の外周面（円筒の外周面）から外側に突出した突出部１７が，図３においては，内円筒１０の中心軸と平行に一箇所に連続して形成され，図４においては，内円筒１０の中心軸と平行に二箇所に（両側に）連続して形成されている。
【００１３】
ここで図５は，図３で説明したように内円筒１０の外周面の一箇所に突出部１７が連続して形成されている場合の，内円筒１０と外円筒１１の横断面図を示している。図５に示す例では，突出部１７の形成位置（内円筒本体１５に対する突起部材１６の取り付け位置であって，突起部材１６の最肉厚部で定義される）が基準位置（図５中の点線Ｘで定義される）に対して時計回転方向９０°に設定されている。この図５に示されるように，内円筒１０の外周面に突出部１７が形成されていることにより，空間１３において，突出部１７が形成されている箇所（図５では基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°の箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌは，他の箇所（突出部１７が形成されていない箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌ’（Ｌ’＝（Ｄｃ−Ｄｅ）／２）に比べて，突起部材１６の最肉厚部の厚さＣだけ狭くなっている。
【００１４】
また図６は，図４で説明したように内円筒１０の外周面の両側二箇所に突出部１７が連続して形成されている場合の，内円筒１０と外円筒１１の横断面図を示している。図６に示す例では，突出部１７の形成位置（図５と同様，突起部材１６の最肉厚部で定義される）が基準位置（図６中の点線Ｘで定義される）に対して時計回転方向９０°と２７０゜に設定されている。先に図５で説明した場合と同様に，空間１３において，突出部１７が形成されている箇所（図６では基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°と２７０゜の箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌは，他の箇所（突出部１７が形成されていない箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌ’（Ｌ’＝（Ｄｃ−Ｄｅ）／２）に比べて，突起部材１６の最肉厚部の厚さＣだけ狭くなっている。
【００１５】
また図７は，図３で説明したように内円筒１０の外周面の一箇所に突出部１７が連続して形成されている場合の，内円筒１０と外円筒１１の横断面図を示している。但し図７に示す例では，突出部１７の形成位置（図５と同様，突起部材１６の最肉厚部で定義される）が基準位置（図７中の点線Ｘで定義される）に対して時計回転方向１８０°に設定されている。先に図５で説明した場合と同様に，空間１３において，突出部１７が形成されている箇所（図７では基準位置Ｘに対して時計回転方向１８０°の箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌは，他の箇所（突出部１７が形成されていない箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌ’（Ｌ’＝（Ｄｃ−Ｄｅ）／２）に比べて，突起部材１６の最肉厚部の厚さＣだけ狭くなっている。
【００１６】
また図１に示すように，外円筒１１の下端には，下に行くほど径が小さくなるように円錐形状に形成された中空のシュート２０が接続されており，シュート２０の下端には，排出口２１が形成されている。また外円筒１１の下方には，粉塵を回収するための容器２２がシュート２０の外側に設けられている。この容器２２の底面中央には，容器２２に回収した粉塵を排出させる排出口２３が設けられている。この実施の形態では，外円筒１１の高さＬｃに対し，容器２２の高さＺｃ＝１．５Ｌｃに設定されている。
【００１７】
また外円筒１１の外周面上方には，外円筒１１内に含塵ガスを供給するための給気管２５が接続されている。この実施の形態では，内円筒１０の直径Ｄｅに対し，給気管２５の直径Ｈｃ＝１．３５Ｄｅに設定されている。
【００１８】
さて，以上のように構成された本発明の実施の形態にかかる集塵装置１において，給気管２５を通じて外円筒１１内上部に供給された含塵ガスは，内円筒１０外周面と外円筒１１内周面の間に形成された筒状の空間１３を螺旋状に流れながら下降して行く。そして，この下降中に遠心力でガス中の粉塵が外側に移動させられ，外円筒１１内面に沿って落下する。こうして含塵ガス中から分離除去された粉塵は，シュート２０内を更に落下した後，排出口２１を通じて容器２２内に回収される。また容器２２内に回収された粉塵は，排出口２３から適宜排出されることとなる。
【００１９】
また一方，このように含塵ガス中から粉塵が分離除去された排気ガスは，内円筒１０の内部を通って上方に排気され，図示しないダクト等を通じて適宜排気されることとなる。
【００２０】
この実施の形態の集塵装置１によれば，先に図２〜７等で説明したように，内円筒１０外周面と外円筒１１内周面の間の空間１３において，内円筒１０の外周面に突出部１７が形成されている箇所では，内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌが，他の箇所（突出部１７が形成されていない箇所）における内円筒１０の外周面と外円筒１１の内周面との隙間の距離Ｌ’に比べてＣだけ狭くなっている。このため，空間１３を螺旋状に流れる含塵ガスは，突出部１７が形成されている箇所では他の箇所に比べてＣだけ狭い隙間を流れなくてはならず，含塵ガスの流速は，突出部１７が形成されている箇所では他の箇所に比べて速くなり，逆に他の箇所では突出部１７が形成されている箇所に比べて遅くなる。こうして空間１３を螺旋状に流れながら流下していく含塵ガスの流速に変化を生じさせることにより，集塵効率を向上させることが可能になると考えられる。
【００２１】
この実施の形態の集塵装置１にあっては，内円筒本体１５に突起部材１６を取り付けることにより，内円筒１０の外周面に突出部１７を容易に形成でき，既存の集塵装置において極めて簡単に集塵効率を向上させることができる。このため，改良のための製作費が安価であり，構成が簡単なためメンテナンス上も優れている。この実施の形態の集塵装置１によれば，圧力損失にほとんど影響を与えないで低コストで集塵効率を向上できる。
【００２２】
以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば内円筒１０の外周面には，図５，７で説明したように一箇所に突出部１７を形成しても良いし，図６で説明したように二箇所に突出部１７を形成しても良い。更に，内円筒１０の外周面において三箇所以上に突出部１７を形成しても良い。また突出部１７の形成位置は任意であり，例えば図５に示したように，突出部１７の形成位置を基準位置に対して時計回転方向９０°に設定しても良いし，また例えば図７に示したように，基準位置に対して時計回転方向１８０°に設定しても良い。更に，任意の位置に一又は二以上の突出部１７を形成しても良い。その他，突出部１７の構成は，内円筒本体１５に突起部材１６を取り付ける他，内円筒１０自体の横断面形状を円形の一部を突出させたような形状（例えば図５，７に示した内円筒１０の外周形状）や，楕円形状（例えば図６に示した内円筒１０の外周形状）などに構成しても良い。
【００２３】
【実施例】
次に，図１で説明した本発明の実施の形態の集塵装置１を実際に作成し，実験を行った。内円筒１０の直径Ｄｅを８．９ｃｍとし，その他は先に説明したそれぞれの比率の寸法にして，集塵装置１を作成した。粉塵の試料として，比較的粒子径の揃ったフライアッシュをミキサー３０に投入して攪拌し，ブロアー３１から送風することにより，給気管２５を通じて外円筒１１内上部に含塵ガスを供給した。実験に使用したフライアッシュの粒子径分布を図８に示す。
【００２４】
先ず，内円筒本体１５に突起部材１６を取り付けずに，単なる円筒形状の内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．１）。次に図５で説明したように基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°の箇所に突出部１７を形成した内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．２）。実験Ｎｏ．２では，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの１０％（即ち，８．９ｍｍ）に設定した。同様に図５で説明したように基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°の箇所に突出部１７を形成した内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．３）。但し実験Ｎｏ．３では，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの１５％（即ち，約１３．４ｍｍ）に設定した。同様に図５で説明したように基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°の箇所に突出部１７を形成した内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．４）。但し実験Ｎｏ．４では，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの２０％（即ち，約１７．８ｍｍ）に設定した。次に図６で説明したように基準位置Ｘに対して時計回転方向９０°と２７０゜の箇所に突出部１７を形成した内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．５）。実験Ｎｏ．５では，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの１０％（即ち，８．９ｍｍ）に設定した。次に図７で説明したように基準位置Ｘに対して時計回転方向１８０°の箇所に突出部１７を形成した内円筒１０を用いて集塵効率を測定した（実験Ｎｏ．６）。実験Ｎｏ．６では，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの１０％（即ち，８．９ｍｍ）に設定した。実験Ｎｏ．１〜６の測定結果は表１のようになった。なお各実験Ｎｏ．１〜６について，それぞれ１０回ずつ測定を行い，平均回収量と平均集塵率とＦ分布によるα＝５％の標準偏差を求めた。表中において，「サイクロンに送られた量」とはミキサー３０で飛散させて実際に外円筒１１内に送り込まれたフライアッシュの量であり，「回収量」は，外円筒１１内に送られた粉塵量のうち集塵装置１下部で回収された量である。「集塵率」は以下の式で定義される。
［集塵率］＝｛（回収量）／（外円筒１１内に送られた粉塵量）｝×１００（％）
【００２５】
【表１】
0004740440.tif 000002
【００２６】
実験Ｎｏ．１に比べ，実験Ｎｏ．２〜６は平均値において集塵率が高く，標準偏差においても実験Ｎｏ．１に比べ，実験Ｎｏ．２〜６はばらつきが少ない。集塵率及びばらつきの少なさは実験Ｎｏ．２が最も優れていた。実験Ｎｏ．２〜４を検討すると，突出部１７（突起部材１６）の最肉厚部の厚さＣは，内円筒１０の直径Ｄｅの１５％までは集塵効率の向上がみられるが，厚さＣを２０％まで厚くすると効果が低下してしまう結果となった。これは，変形度が大きくなることで，気流に過度の乱れを生じ，分離性能が低下したためと考えられる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１〜３によれば，内円筒外周面と外円筒内周面の間に形成された筒状の空間を螺旋状に流れる含塵ガスの流速に変化を生じさせることにより，集塵効率を向上させることが可能になる。請求項１〜３のサイクロン型集塵装置は，内円筒の外周面の複数箇所に突出部を形成するだけで良いので，構成が簡単で比較的安価に製作でき，またメンテナンス上も優れているという特徴がある。特に請求項４によれば，既存のサイクロン型集塵装置において，円筒形状に形成されている内円筒本体の外周面に突起部材を取り付けるだけで，簡単に改良でき，集塵効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態にかかるサイクロン型集塵装置の説明図である。
【図２】内円筒を構成する内円筒本体と突起部材の斜視図である。
【図３】一箇所に突出部を形成した内円筒の斜視図である。
【図４】二箇所に突出部を形成した内円筒の斜視図である。
【図５】基準位置に対して時計回転方向９０°の位置に突出部を形成した内円筒と外円筒の横断面図である。
【図６】基準位置に対して時計回転方向９０°と２７０゜の位置に突出部を形成した内円筒と外円筒の横断面図である。
【図７】基準位置に対して時計回転方向１８０°の位置に突出部を形成した内円筒と外円筒の横断面図である。
【図８】実験に使用したフライアッシュの粒子径分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１    サイクロン型集塵装置
１０  内円筒
１１  外円筒
１２  蓋
１３  空間
１５  内円筒本体
１６  突起部材
１７  突出部
２０  シュート
２１  排出口
２２  容器
２３  排出口
２５  給気管
【図１】
0004740440.tif 000003
【図２】
0004740440.tif 000004
【図３】
0004740440.tif 000005
【図４】
0004740440.tif 000006
【図５】
0004740440.tif 000007
【図６】
0004740440.tif 000008
【図７】
0004740440.tif 000009
【図８】
0004740440.tif 000010