(57)【要約】【課題】従来の集塵装置では、集塵部の周壁を冷却して旋回流の外側部分を流れている空気を冷却し、塵埃を核として水蒸気を凝縮させているが、旋回流の中心部分に微細な塵埃が存在していれば、その塵埃を核として水蒸気を凝縮させることができず、その微細な塵埃を除去することが困難になる。【解決手段】集塵部の軸線上に開口する絞りを設け、この絞りを通過させて空気を集塵部に導入する際に、空気を断熱膨張させ上記軸線の近傍の空気に含まれる塵埃に水蒸気を凝縮させるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の集塵部に空気を旋回流として導入し、遠心力によって空気中の塵埃を集塵部の内周壁に衝突させて集塵するサイクロン式の集塵装置であって、集塵部に導入される前に空気中に水蒸気を混入すると共に、集塵部の周壁を冷却し、塵埃に水蒸気を凝縮させて集塵を行うものにおいて、集塵部の軸線上に開口する絞りを設け、この絞りを通過させて空気を集塵部に導入する際に、空気を断熱膨張させ上記軸線の近傍の空気に含まれる塵埃に水蒸気を凝縮させるようにしたことを特徴とする集塵装置。
【請求項２】
上記開口の上流に空気を加湿すると共に加熱するサイクロンの加熱室を設け、絞りを通過する際に空気の回転速度を増速して塵埃を空気から分離することを特徴とする請求項１に記載の集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン式の集塵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の集塵装置としては、サイクロンと呼ばれる円筒状の集塵部を備えており、この集塵部に空気を旋回流として導入している。空気中に含まれる塵埃はその質量に基づいて集塵部内で遠心力により外方に拡がり、集塵部の内周壁に衝突することにより失速し、重力により落下し捕集されたり、機器停止時に重力により落下し捕集されたりすることにより空気から分離される。
【０００３】
このようなサイクロン式の集塵装置では、遠心力により質量の大きな塵埃は外方に移動しやすいが、微細な塵埃は、塵埃に作用する遠心力が小さいため集塵部の中央部に溜まり、清浄空気に混合したまま外部に排出されてしまう。そのため、微細な塵埃の捕集効率を上げることが困難であった。ところで、一般的に湿度の高い空気が冷却されると、含まれていた水蒸気が水滴となって凝縮する。その際、微細な塵埃の粒子がそのような空気中に存在すると、その微細な粒子を核として核の周りに水蒸気が凝縮することが知られている。
【０００４】
そこで、サイクロン式集塵装置で質量の小さい微細な塵埃を効率的に捕集する手段として、集塵部に導入する前に空気に水蒸気を加えて加湿すると共に、集塵部の周壁を冷却しておき、集塵部に導入された空気が集塵部の内周壁に旋回しながら衝突することにより冷却されるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１６４９９号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、サイクロン部に導入された空気は、冷却された内周壁に旋回しながら衝突することにより温度が下がり、過飽和状態になるため、塵埃を核として水蒸気が凝縮し、質量が非常に小さい粒子でも見かけ上の質量が大きな粒子となり、サイクロンによって除去できるとしている。また、上記従来の集塵装置では、集塵部の内周壁が冷却されるため、旋回流の外側部分を流れている空気が冷却される。そして、この外側部分は流速が早く、大きな遠心力が作用する部分である。従って、従来の集塵装置でもこのような外側部分に位置する質量の大きな塵埃には大きな遠心力が作用して比較的集塵し易い。
【０００７】
しかし、実際には、空気中の水蒸気は主として冷却された内周壁に衝突することにより凝縮してしまい、内周壁よりも温度の高い塵埃を核とした凝縮はほとんど発生せず、質量の小さい微細な塵埃の捕集効率はあまり上がらないという問題があった。さらに、旋回流の中心部分では流速が遅いため、質量の小さい微細な塵埃に対して遠心力を作用させることが困難である。
【０００８】
従って、この中心部分に微細な塵埃が存在していればその微細な塵埃を除去することが困難になる。そして、上記特許文献１の装置では周壁を冷却するので、中心部分の空気を冷却することができず、微細な塵埃も水蒸気で凝縮して質量を増加させ、塵埃に作用する遠心力を増加させることができない。従って、特許文献１の方法でも中心部分の微細な塵埃を除去しづらいという不具合を解消することができない。
【０００９】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、集塵部の中心部分以外の集塵効率を維持すると共に、集塵部の中心部分に存在する微細な塵埃も効率よく集塵することのできる集塵装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明による集塵装置は、円筒状の集塵部に空気を旋回流として導入し、遠心力によって空気中の塵埃を集塵部の内周壁に衝突させて集塵するサイクロン式の集塵装置であって、集塵部に導入される前に空気中に水蒸気を混入すると共に、集塵部の周壁を冷却し、塵埃に水蒸気を凝縮させて集塵を行うものにおいて、集塵部の軸線上に開ロする絞りを設け、この絞りを通過させて空気を集塵部に導入する際に、空気を断熱膨張させ上記軸線の近傍の空気に含まれる塵埃に水蒸気を凝縮させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
絞りを通過した空気は急激に体積が膨張するため、周囲からの熱の授受が行われない断熱膨張状態となる。このため、断熱膨張した部分は温度が下がり水蒸気が塵埃を核として凝縮する。これは、壁面から空気が冷却されて発生するものではないため、内周壁での凝縮は発生しにくく、塵埃を核とした凝縮が主として発生するものである。また、この絞りを集塵部の軸線上に開ロさせているので、旋回速度の遅い中心部分に存在している微細な塵埃を核として水蒸気を凝縮させることができる。旋回流の外側部分は集塵部の周壁によって冷却されて質量の大きい塵埃が核となり水蒸気が凝縮し、中心部分は絞りを通過することにより質量の小さい微細な塵埃を核として水蒸気が凝縮して質量が増し、遠心力が作用するので、集塵部の内周壁側に移動していく。その結果、集塵部の広い部分で質量の小さな微細な塵埃が集塵できる。
【００１２】
なお、上記開ロの上流に空気を加湿すると共に加熱するサイクロンの加熱室を設け、絞りを通過する際に空気の回転速度を増速して塵埃を空気から分離するように構成すれば、集塵部に導入される前の段階で塵埃を集塵することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明は、遠心力が作用しづらい旋回流の中心部分でも水蒸気を凝縮させることができるので、微細な塵埃が中心部分に位置していても塵埃を核として水蒸気を凝縮させることができ、その結果、効率よく集塵を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】集塵装置の内部構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１および図２を参照して、１は本発明による集塵装置の一部である集塵部である。この集塵部１は従来のサイクロン式集塵装置のサイクロンに相当する部分であり、円筒状であり、下部がテーパ状に細くなっている。従来の集塵装置ではこの集塵部１に対して、集塵部１の軸線と交差しない方向に空気を取り込んで集塵部１内に旋回流を発生させているが、本発明では集塵部１の上部に絞り２を設け、この絞り２から空気を集塵部１に導入するようにした。この絞り２は集塵部１の軸線上に開口するように設けられている。なお、この絞り２を介して直接空気を導入する際には、集塵部１内で旋回流が発生するように、絞り２の下方に固定の翼を設ければよい。
【００１６】
本実施の形態では、絞り２の上部にさらに加熱室３を連結した。そして、外部からの空気はこの加熱室３の軸線と交差しない方向に導入されるようにした。したがって、空気は加熱室３内で旋回流となり、絞り２を通過しても旋回したままで集塵部１に到達する。
【００１７】
集塵部１の外周面には冷却パイプ５１が装着され、加熱室３の外周面には加熱パイプ５２が装着されている。そして、冷却パイプ５１および加熱パイプ５２内には冷媒が充填されており、冷却パイプ５１内の冷媒はコンプレッサ５３を介して加熱パイプ５２に送られる。すると、加熱パイプ５２がコンデンサとして機能して加熱室３を加熱する。加熱室３を加熱することにより冷却された熱媒は気化器５４を介して冷却パイプ５１に送られ、集塵部１の周壁を冷却する。
【００１８】
そして、加熱室３には導水管６が装着され、導水管６を介して供給される水をノズル６１から霧状にして加熱室３内に噴霧するようにした。また、集塵部１には排気管４１が取り付けられており、この排気管４１を介して集塵部１内の空気をブロア４で排出するようにした。
【００１９】
ブロア４を作動すると、絞り２を介して集塵部１に連結されている加熱室３の内圧が下がり、そのため吸気管３１から空気を加熱室３内に吸い込む。その際、吸気管３１の軸線が加熱室３の軸線と交差しないように取り付けられているので、加熱室３内に吸い込まれた空気は旋回流となる。旋回流は加熱室３の内周面に沿って高速で流れるため、加熱室３の周壁によって加熱され温度が上昇する。また、ノズル６１から水が噴霧され、その噴霧された水は蒸発して水蒸気となって旋回している空気に混合される。
【００２０】
この水蒸気を含んだ旋回流は絞り２に向かって流れるが、その際旋回速度が上昇し、大きな粒子の塵埃は絞り２の内周壁に当接して集塵される。次に旋回流は絞り２を通過して集塵部１内に導入されるが、絞り２を通過すると急激に圧力が開放されるため、特に旋回流の中心付近で断熱膨張が生じる。すると、加熱された旋回流が急激に冷却され、水蒸気が水に凝縮する。この凝縮は塵埃などの粒子を核として行われるため、絞り２を通過した旋回流の特に中心付近に存在する塵埃を核として水蒸気が凝縮する。すると、塵埃の質量は瞬時に増加するので、旋回流の中心から外周に向かって移動する。このため、旋回流の中心付近は塵埃の密度が低下する。
【００２１】
塵埃は旋回流の外周に集まる。一方、集塵部１の周壁は断熱膨張後の空気温度以下に冷却されているので、断熱膨張によって温度が下がった空気が外部より吸熱して温度上昇することはない。このため、塵埃を核とした凝縮状態が瞬時に解消されることはなく、質量の小さい塵埃も内周壁に衝突して捕集される。なお、ノズル６１から噴霧する水の量を多くしておけば、蒸発しなかった水が内周面を伝って下方に流れ、集塵部１の内周面に集塵された塵埃を洗い流しながら汚水タンク１１に流れ落ちる。
【００２２】
なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。
【符号の説明】
【００２３】
１  集塵部
２  絞り
３  加熱室
【図１】
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【図２】
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