(57)【要約】【課題】塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離し、再使用し得る集塵装置及び方法を提供する。【解決手段】塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却部材１０、１１０、２１０、４１０と、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスを濾過する濾過部材５０、２５０、３５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、前記塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却部材と、
前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られるガスを濾過する濾過部材と、
を備え、
前記濾過部材を通過したガスを排出する集塵装置。
【請求項２】
前記冷却部材は、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスを１８０（℃）以下の温度範囲まで、４０（℃／ｓ）以下の範囲の冷却速度で冷却する請求項１に記載の集塵装置。
【請求項３】
前記冷却部材は、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスを通過させる管状部材を含む請求項１又は２に記載の集塵装置。
【請求項４】
前記冷却部材は、前記管状部材の周囲に配設された熱交換器を含む請求項３に記載の集塵装置。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記管状部材の内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融するように加熱自在である請求項４に記載の集塵装置。
【請求項６】
前記冷却部材は、前記冷却部材の流路に穴あき板を有し、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスは、前記穴あき板の開口を介して、前記濾過部材に送られる請求項１から５のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項７】
前記穴あき板の前記濾過部材の側の面は、前記開口に向かって下降する請求項６に記載の集塵装置。
【請求項８】
前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られる前記ガスは、少なくとも前記濾過部材の位置で、前記濾過部材の単位表面積あたり０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲のガス流速を有する請求項１から７のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項９】
前記濾過部材は、多孔体から成り、前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子が前記多孔体の目開き空間に侵入して前記多孔体上に層状態で付着した１次濾過層を形成自在である請求項１から８のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項１０】
前記多孔体は、差圧１２５Ｐａにおける通気度が１０（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲であって、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体及び不織布のいずれか、又は接ガス表面にフッ素樹脂製多孔質膜が積層された織布、不織布及び多孔質樹脂焼結体のいずれかである請求項９に記載の集塵装置。
【請求項１１】
前記多孔体は、前記管状部材から垂下される構成及び前記冷却部材に載置される構成のいずれかを有する請求項９又は１０に記載の集塵装置。
【請求項１２】
更に、前記濾過部材上に付着した塩化亜鉛を剥離するための加振機構を備える請求項１から１１のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項１３】
前記濾過部材は、管状部材の内部に配設され、前記管状部材は、前記加振機構が前記濾過部材を加振することを許容する蛇腹部を有する請求項１２に記載の集塵装置。
【請求項１４】
前記冷却部材及び前記濾過部材は、複数のガスの流路系を有し、前記複数のガスの流路系の開閉状態は、互いに切替え自在であり、前記複数のガスの流路系のうち閉状態とされたガス流路における前記冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛は加熱されて溶融される請求項１から１３のいずれかに記載の集塵装置。
【請求項１５】
塩化亜鉛の融点以上の温度であって塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、前記塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却工程と、
前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られるガスを濾過する濾過工程と、
前記濾過部材を通過したガスを排出する排出工程と、
を備えた集塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集塵装置及び方法に関し、特に、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスから塩化亜鉛を濾過して分離する集塵装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等に用いられるシリコンの製造においては、四塩化珪素を亜鉛により還元してシリコンを得る亜鉛還元法が提案され、かかる亜鉛還元法では、副生する塩化亜鉛の電解を組入れたクローズドシステムが提案されている。
【０００３】
かかる場合、塩化亜鉛の融点が約２８０（℃）であるのに対して亜鉛の融点が４２０（℃）であるため、亜鉛を融体で取り出すためには、４２０（℃）以上という塩化亜鉛の融点より１００(℃)以上も高い温度で電気分解をすることが必要となり、溶融塩化亜鉛から発生する蒸気等によりガス流路の閉塞等が発生する可能性を考慮する必要がある。
【０００４】
かかる状況下で、特許文献１は、亜鉛還元法でシリコンを製造する際の溶融塩化亜鉛の電解槽に関するものであり、電解液上部に空間を設けて、溶融塩化亜鉛の電解浴から発生する塩化亜鉛の蒸気及びミストを含む電解生成塩素ガスの上昇速度を５０（ｍｍ／ｓ）以下にして対流させ、塩化亜鉛の蒸気等を電解浴に戻すことにより、電解生成塩素ガスのみを下流に送ることを企図した電解槽を提案している。
【０００５】
また、特許文献２は、金属チタン製造工程における溶融塩化マグネシウムの電解槽に関するものであり、電解生成塩素ガスを処理するバグフィルタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２００７５８号公報
【特許文献２】特開２００９−１５５６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者が検討するところでは、特許文献１が開示する装置よりも更に大型化した装置を用いて長時間運転しようとすると、電解生成ガスの発生量が多くなるため、電解液上部に設ける空間をより大きな容積で設定する必要があり、装置構成がより大型化してしまう等の煩雑さが見受けられる傾向がある。
【０００８】
また、特許文献２では、溶融塩化マグネシウムの電解槽に電解生成塩素ガスを処理するバグフィルタを付加することは開示しているが、バグフィルタの具体的な構成についての開示は何等なされてない。
【０００９】
また一般的に、亜鉛還元法でシリコンを製造する場合のような高温の溶融塩を扱う生産プロセスでは、溶融塩の蒸気を含むガスの処理は極めて重要であり、このようなガスを未処理のまま放出すれば環境に負荷をかけると共に、製品原料となる溶融塩自体を無用に廃棄することにもなって経済的損失にもつながる。よって、かかる生産プロセスにおいては、発生するガス中の塩化亜鉛の蒸気を分離する必要があるし、分離した塩化亜鉛は、回収して再使用できることが好ましい。
【００１０】
しかし、塩化亜鉛の蒸気は、冷却固化される過程で、それを扱う装置内面に固着しやす
く、かつ強い腐食性を有する。更に、塩化亜鉛が冷却固化されて発生するダストは、空気に触れると吸湿潮解して塩酸を発生するから、その取扱は非常に困難である。かかる塩化亜鉛の蒸気を含むガスから塩化亜鉛を効率良く分離できる集塵装置は未だ実現されたことがない。
【００１１】
また、捕集された塩化亜鉛のダストを回収して生産プロセス内で再使用するためには、集塵装置の構成要素の材質、構造等がコンタミフリー（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｆｒｅｅ）を実現するものであることが好ましい。
【００１２】
また、高温、強腐食性の流体を扱うことになる亜鉛還元法によるシリコンの製造の各工程では、安全性をより向上するには装置内の圧力を常圧近傍の所定範囲に抑えることが好ましく、集塵装置で許容される圧力損失を、数キロパスカル以下の低いレベルに抑えることが好ましい。
【００１３】
また、一般的な集塵装置で多用される逆洗と呼ばれる圧縮空気によるダストの払い落し工程は、製品純度を確保できないから採用できず、一方で、空気の代わりに不活性ガスを用いれば、製品純度は確保できるが大幅なコストアップにつながり採用できない。また、塩素ガス等の被処理ガスと同じプロセスガスを使用して逆洗を行う場合には、かかる逆洗用ガスの貯留装置を追加して設けることが必要になり、その構成が煩雑となるために同様に採用し難い。
【００１４】
つまり、現状では、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離し、再使用し得る集塵装置及び方法が待望された状況にある。
【００１５】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離し、再使用し得る集塵装置及び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】
【００１６】
以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面においては、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、前記塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却部材と、前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られるガスを濾過する濾過部材と、を備え、前記濾過部材を通過したガスを排出する集塵装置である。
【００１７】
また、本発明の第２の局面においては、かかる第１の局面に加えて、前記冷却部材は、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスを１８０（℃）以下の温度範囲まで、４０（℃／ｓ）以下の範囲の冷却速度で冷却する集塵装置である。
【００１８】
また、本発明の第３の局面においては、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記冷却部材は、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスを通過させる管状部材を含む集塵装置である。
【００１９】
また、本発明の第４の局面においては、かかる第３の局面に加えて、前記冷却部材は、前記管状部材の周囲に配設された熱交換器を含む集塵装置である。
【００２０】
また、本発明の第５の局面においては、かかる第４の局面に加えて、前記熱交換器は、前記管状部材の内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融するように加熱自在である集塵装置である。
【００２１】
また、本発明の第６の局面においては、かかる第１から第５のいずれかの局面に加えて、前記冷却部材は、前記冷却部材の流路に穴あき板を有し、前記塩化亜鉛の蒸気を含む前記ガスは、前記穴あき板の開口を介して、前記濾過部材に送られる集塵装置である。
【００２２】
また、本発明の第７の局面においては、かかる第６の局面に加えて、前記穴あき板の前記濾過部材の側の面は、前記開口に向かって下降する集塵装置である。
【００２３】
また、本発明の第８の局面においては、かかる第１から第７のいずれかの局面に加えて、前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られる前記ガスは、少なくとも前記濾過部材の位置で、前記濾過部材の単位表面積あたり０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲のガス流速を有する集塵装置である。
【００２４】
また、本発明の第９の局面においては、かかる第１から第８のいずれかの局面に加えて、前記濾過部材は、多孔体から成り、前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子が前記多孔体の目開き空間に侵入して前記多孔体上に層状態で付着した１次濾過層を形成自在な集塵装置である。
【００２５】
また、本発明の第１０の局面においては、かかる第９の局面に加えて、前記多孔体は、差圧１２５Ｐａにおける通気度が１０（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲であって、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体及び不織布のいずれか、又は接ガス表面にフッ素樹脂製多孔質膜が積層された織布、不織布及び多孔質樹脂焼結体のいずれかである集塵装置である。
【００２６】
また、本発明の第１１の局面においては、かかる第９又は第１０の局面に加えて、前記多孔体は、前記管状部材から垂下される構成及び前記冷却部材に載置される構成のいずれかを有する集塵装置である。
【００２７】
また、本発明の第１２の局面においては、かかる第１から第１１のいずれかの局面に加えて、更に、前記濾過部材上に付着した塩化亜鉛を剥離するための加振機構を備える集塵装置である。
【００２８】
また、本発明の第１３の局面においては、かかる第１２の局面に加えて、前記濾過部材は、管状部材の内部に配設され、前記管状部材は、前記加振機構が前記濾過部材を加振することを許容する蛇腹部を有する集塵装置である。
【００２９】
また、本発明の第１４の局面においては、かかる第１から第１３のいずれかの局面に加えて、前記冷却部材及び前記濾過部材は、複数のガスの流路系を有し、前記複数のガスの流路系の開閉状態は、互いに切替え自在であり、前記複数のガスの流路系のうち閉状態とされたガス流路における前記冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛は加熱されて溶融される集塵装置である。
【００３０】
また、本発明の第１５の局面においては、塩化亜鉛の融点以上の温度であって塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、前記塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却工程と、前記冷却部材で凝集された前記塩化亜鉛の前記固体の粒子を含んで前記冷却部材から送られるガスを濾過する濾過工程と、前記濾過部材を通過したガスを排出する排出工程と、
を備えた集塵方法である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の局面における集塵装置によれば、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩
化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却部材と、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスを濾過する濾過部材と、を備えることにより、かかるガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００３２】
また、本発明の第２の局面における集塵装置によれば、冷却部材が、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを１８０（℃）以下の温度範囲まで、４０（℃／ｓ）以下の範囲の冷却速度で冷却することにより、ガス中で固体と液体との塩化亜鉛を共存させながら塩化亜鉛の凝集粒子を成長させて濾過部材で濾過する際の塩化亜鉛のダストとして濾過部材上に付着させた後に、濾過部材上に固着させることなく重力で落下させることができて、逆洗のような強力なダストの払い落し機構を設けることなく、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００３３】
また、本発明の第３の局面における集塵装置によれば、冷却部材が、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを通過させる管状部材を含むものであるため、ガスの伝熱冷却面を管状部材の内壁面として単純化し、かかる伝熱冷却面の温度を均一化して部分的に塩化亜鉛が固着することを防止しながら冷却部材の冷却性を維持し得て、ガスの冷却流路に閉塞が発生することを確実に防止でき、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができる。
【００３４】
また、本発明の第４の局面における集塵装置によれば、冷却部材が、管状部材の周囲に配設された熱交換器を含むものであるため、管状部材の内壁面であるガスの伝熱冷却面の温度を、より安定的に均一化することができる。かかる熱交換器としては、単に管状部材の外壁面を空冷する構成を有するものや、管状部材にジャケットを付加してジャケット内に熱媒を循環させる構成を有するものが採用し得る。また、管状部材の外壁面を空冷する構成の熱交換器におけるその方式としては、自然対流式及び強制対流式のいずれをも採用できる。更に、かかる場合において、管状部材の外壁に対して伝熱面積を増すためのフィンを付加してもかまわない。
【００３５】
また、本発明の第５の局面における集塵装置によれば、熱交換器が、管状部材の内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融するように加熱自在であることにより、管状部材の内壁面であるガスの伝熱冷却面を冷却してガスを冷却するだけでなく、かかる伝熱冷却面に固着した塩化亜鉛を確実に溶融した後に自重で落下させることができ、ガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる。
【００３６】
また、本発明の第６の局面における集塵装置によれば、冷却部材が、冷却部材の流路に穴あき板を有し、塩化亜鉛の蒸気を含むガスが、穴あき板の開口を介して、濾過部材に送られることにより、塩化亜鉛の凝集粒子を形成しながらガスの温度をより低温化しながら均一化して、塩化亜鉛が液滴のままで濾過部材に流入することをより確実に防止することができ、濾過部材の目詰まりをより確実に防止して、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛をより確実に濾過して分離することができる。ここで、穴あき板とは、単に冷却部材の開口面積を縮小させるための仕切り板であり、冷却部材の断面積あたりのガス流量(ガス流速)を増すとともに攪拌効果を得るための部材である。また、穴あき板としては、限定的なものではないが、冷却部材の冷却性の維持や冷却部材内の流路の閉塞防止の観点から、薄肉円形状(オリフィス型)の板材がより好ましい。
【００３７】
また、本発明の第７の局面における集塵装置によれば、穴あき板の濾過部材の側の面が、開口に向かって下降する構成を有するため、穴あき板に付着した塩化亜鉛や、冷却部材
が加熱された場合に生じる溶融状態の塩化亜鉛を、穴あき板の開口を経由して自重で落下させやすくなり、ガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる。
【００３８】
また、本発明の第８の局面における集塵装置によれば、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスが、少なくとも濾過部材の位置で、濾過部材の単位表面積あたり０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲のガス流速を有することにより、濾過部材の表面上に塩化亜鉛の凝集粒子から成る１次濾過層を確実に形成することができて、残余の塩化亜鉛の凝集粒子をダストとして１次濾過層上に付着させると共に、かかるダストを自重により、より確実に落下させることができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００３９】
また、本発明の第９の局面における集塵装置によれば、濾過部材が、多孔体から成り、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子が多孔体の目開き空間に侵入して多孔体上に層状態で付着した１次濾過層を形成自在であることにより、１次濾過層を確実に形成した残余の塩化亜鉛の凝集粒子をダストとして１次濾過層上に付着させると共に、かかるダストを自重により、より確実に落下させることができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。また併せて、多孔体の表面上に形成された塩化亜鉛の凝集粒子から成る１次濾過層は、多孔体の構成材料が１次濾過層から剥離する塩化亜鉛のダストに不要に混入することを防止でき、コンタミフリーを実現することができる。
【００４０】
また、本発明の第１０の局面における集塵装置によれば、多孔体は、差圧１２５Ｐａにおける通気度が１０（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲であって、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体及び不織布のいずれか、又は接ガス表面にフッ素樹脂製多孔質膜が積層された織布、不織布及び多孔質樹脂焼結体のいずれかであることにより、前者は、濾過部材に求められる特性を確実に発揮し、後者は、更に耐久性を向上しながら濾過部材に求められる特性を確実に発揮することができる。
【００４１】
また、本発明の第１１の局面における集塵装置によれば、多孔体が、管状部材から垂下される構成及び冷却部材に載置される構成のいずれかを有する。かかる構成によれば、前者は、円筒状等の袋状である濾過部材の外表面を濾過面として、かかる外表面でダストを付着させるように使用される場合に好適な構成となり、また後者は、円筒状等の袋状である濾過部材の内表面を濾過面として、かかる内表面でダストを受けるように使用される場合に好適な構成となるため、いずれの構成であっても簡便な構成で濾過部材に求められる特性を確実に発揮することができる。
【００４２】
また、本発明の第１２の局面における集塵装置によれば、濾過部材を振動させて濾過部材上に付着した塩化亜鉛を剥離するための加振機構を備えることにより、濾過部材の表面や内部、更には濾過部材の周囲におけるガス流路に閉塞が発生することを確実に防止することができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００４３】
また、本発明の第１３の局面における集塵装置によれば、濾過部材が、管状部材の内部に配設され、管状部材が、前記加振機構が前記濾過部材を加振することを許容する蛇腹部を有することにより、加振機構がより確実に濾過部材を振動させることができて、濾過部材上に付着した塩化亜鉛をより確実に剥離することができる。
【００４４】
また、本発明の第１４の局面における集塵装置によれば、冷却部材及び濾過部材が、複数のガスの流路系を有し、複数のガスの流路系の開閉状態が、互いに切替え自在であり、
複数のガスの流路系のうち閉状態とされたガス流路における冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛が加熱されて溶融されることにより、閉状態とされたガス流路においては、冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛を溶融して、溶融状態の塩化亜鉛を自重で落下させてガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる一方で、開状態とされたガス流路においては、塩化亜鉛の蒸気を含んだガスから圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００４５】
また、本発明の第１５の局面における集塵方法によれば、塩化亜鉛の融点以上の温度であって塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却工程と、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスを濾過する濾過工程と、濾過部材を通過したガスを排出する排出工程と、を備えることにより、塩化亜鉛の蒸気を含んだガスから圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図２】本実施形態における集塵装置のフィルタに１次濾過層が形成された状態を示す模式的な部分拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面を適宜参照して、本発明の各実施形態における集塵装置及び方法につき、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸及びｚ軸は、直交座標系を成し、ｚ軸に平行な方向が、鉛直方向であり、適宜、ｚ軸の正方向を上方、ｚ軸の負方向を下方というものとする。
【００４８】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態における集塵装置及び方法につき、図１及び図２を参照して、詳細に説明する。
【００４９】
図１は、本実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。また、図２は、本実施形態における集塵装置のフィルタに１次濾過層が形成された状態を示す模式的な部分拡大断面図である。
【００５０】
図１に示すように、集塵装置Ｓ１は、導入管１０と、導入管１０上に載置されたさや管２０と、さや管２０の上方に載置された上管３０と、を備える。
【００５１】
具体的には、導入管１０は、典型的にはカーボン製で、上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端及び上端に、それぞれフランジ１０ａ及び１０ｂを有する。下側のフランジ１０ａは、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを供給するガス供給源４０に連絡された図示を省略するガス供給配管のフランジに当接して固定される。また、導入管１０の円筒壁の外周を囲んで、熱交換器１２が配設される。かかる熱交換器１２は、導入管１０の円筒壁
面を冷却及び加熱自在であり、単に導入管１０の円筒壁面を冷却する場合には、円筒壁面に外気や冷気を噴射する噴射器であってもよい。なお、ガス供給源４０としては、例えば、亜鉛還元法でシリコンを製造する際に用いられる高温の溶融塩化亜鉛を貯留する電解槽であり、そこから供給されるガスとしては、窒素や塩素等が挙げられる。また、図示を省略するが、導入管１０の円筒壁の外周に沿った所要の位置に断熱材が配設されている。
【００５２】
さや管２０は、典型的にはカーボン製で、導入管１０と同軸同径に上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端及び上端に、それぞれフランジ２０ａ及び２０ｂを有する。フランジ２０ａは、導入管１０の上側のフランジ１０ｂ上に載置されて固定される。また、さや管２０の円筒壁の外周を囲んで、その内部を所定温度に保持する加熱器２２が配設されると共に、さや管２０の内部には、フィルタ５０が配設される。かかるフィルタ５０は、多孔体から成り、その下部が閉じられた閉底円筒状の本体部５０ａ及び本体部５０ａの一端を支持する円環板状の支持部５０ｂを有する。なお、フィルタ５０の支持部５０ｂは、本体部５０ａと同一部材であってもよいし、別部材であってもよい。また、図示を省略するが、さや管２０の円筒壁の外周に沿った所要の位置に断熱材が配設されている。
【００５３】
上管３０は、典型的にはカーボン製で、導入管１０及びさや管２０と同軸同径に上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端にフランジ３０ａを有すると共に、その上部は頂壁３０ｂにより閉じられている。フランジ３０ａは、フィルタ５０の支持部５０ｂを挟んで、さや管２０の上側のフランジ２０ｂ上に載置されて固定される。ここで、フィルタ５０においては、その支持部５０ｂが、さや管２０の上側のフランジ２０ｂと上管３０の下側フランジ３０ａとの間で挟持されると共に、その本体部５０ａの円筒外壁面が、さや管２０の円筒内壁面から所定の距離を有するように平行に離間されて、本体部５０ａが支持部５０ｂより垂下される構成を有する。また、上管３０の頂壁３０ｂに形成された挿通孔３０ｃには、排出配管６０の下端が挿通されて固定されている。
【００５４】
以上の構成において、ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入されたガスは、さや管２０及び上管３０の内部を通過して、排出配管６０から外部に排出される。
【００５５】
具体的には、ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入されるガスは、少なくともその直前において、塩化亜鉛の蒸気を含み、その温度が塩化亜鉛の融点以上である。そして、かかるガスは、導入管１０を通過する際に冷却されて、そのガス中の塩化亜鉛の蒸気が濾過されやすい固体の粒子として凝集された後に、さや管２０内に配設されたフィルタ５０の本体部５０ａに到達して、主としてその外表面上に図２に示す１次濾過層７０を形成しながら濾過され、塩化亜鉛が分離される一方で、排出配管６０から塩化亜鉛を実質的に含まないガスとして排出される。
【００５６】
ここで、熱交換器１２と協働する導入管１０が、導入管１０の内部に導入されるガスをその内部で冷却する冷却部材であり、さや管２０内に配設されたフィルタ５０が、さや管２０に到達して通過するガスを濾過する濾過部材である。
【００５７】
かかる冷却部材については、ガス供給源４０から導入されるガスを冷却する際に、ガスとの接触面に相対的に低温の部分があると、そこに塩化亜鉛が固着して、冷却性を減ずると共にガスの流通経路のボトルネックとなり、ガスの流通経路に閉塞等の現象が生じる可能性も考えられるから、充分な冷却性能を実現すると共に、冷却面の形状を単純化すべきである。かかる観点からは、導入管１０は、円筒状部材であるので、ガスと接触するその内面も単純な円筒内壁面であり、ガスとの接触面に不要な低温領域を生じないために好ましいものである。
【００５８】
ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入された後に排出されてさや管２０に送られ
るガスの温度に関する条件としては、そのガス中の塩化亜鉛の蒸気がフィルタ５０で濾過されやすい固体の粒子として確実に凝集されるように、導入管１０に導入される際における塩化亜鉛の融点近傍の温度である典型的には３００（℃）以上３５０（℃）以内の温度範囲から、導入管１０から排出されてさや管２０に導入される際における導入管１０の排出端（さや管２０の導入端においても実質同様）において、導入管１０及びさや管２０の径方向に実質均一に１８０（℃）以下の温度範囲まで、４０（℃／ｓ）以下の範囲の冷却速度で冷却される温度条件に設定されることが好ましい。かかる温度条件は、熱交換器１２を動作することにより設定されるものであるが、特許文献１で開示されている上昇速度に換算すると約２０（ｍｍ／ｓ）以上２５（ｍｍ／ｓ）以下の範囲に相当するものである。また、このような温度条件においては、ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入されて導入管１０の内部を通過するガス中で、固体と液体との塩化亜鉛が共存しながら、徐々に塩化亜鉛の凝集粒子が成長していくものと考えられる。
【００５９】
そして、このように成長される塩化亜鉛の凝集粒子は、ガスに随伴してさや管２０内に配設されたフィルタ５０に到達して通過すると、フィルタ５０の本体部５０ａで濾過されてフィルタ５０の本体部５０ａの表面上で１次濾過層７０を形成するもの以外はダストとなるが、かかるダストはフィルタ５０の本体部５０ａの表面上に形成された１次濾過層７０に固着することなく、その大半は自然に重力で落下し得るものである。よって、かかる温度条件では、フィルタ５０の濾過負荷を大幅に低減することができると共に、フィルタ５０に対して逆洗のような強力なダスト払い落し作業を施す必要性をも実質排除することができる。また、詳細は後述する別の実施形態で説明するが、フィルタ５０に付着するダストをより完全に排除したい場合には、濾過機構を複式にして切り替えたり、振動を与えてダストを剥落させる等の構成を採用すれば足りることにもなる。このように落下する塩化亜鉛のダストは、導入管１０の下端部から装置外に排出し、図示を省略する回収装置で回収して再使用する。
【００６０】
ここで、導入管１０の内部に導入された後に排出されてさや管２０に送られるガスの温度に関する条件について付言すれば、一般的に薄肉の円筒管内を通過するガスを単に外気との温度差でもって冷却する場合には、円筒管の内壁近傍と円筒管の中心部とに温度差ができ、固化しない液滴がフィルタに流入してその液膜がフィルタを閉塞させ、フィルタの圧力損失が急上昇する傾向にある。しかし、熱交換器１２を用いて導入管１０から排出されてさや管２０に送られる際のガス温度を、導入管１０及びさや管２０の径方向に実質均一に１８０（℃）以下の範囲に設定しているので、塩化亜鉛の液滴が不要に発生することを低減して、不要な圧力損失の上昇が発生することを確実に低減できるものである。
【００６１】
また、導入管１０から排出されてさや管２０の内部を通過するガスの流速に関する条件については、塩化亜鉛の凝集粒子がさや管２０内に配設されたフィルタ５０の本体部５０ａの表面上に１次濾過層７０を確実に形成するように、フィルタ５０の本体部５０ａのガス流速の分布を本体部５０ａの単位表面積あたりで実質均一にしながら、かかるガス流速を０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲に設定した流速条件であることが好ましい。かかる流速条件においては、フィルタ５０の本体部５０ａの主として外表面上に１次濾過層７０が確実に形成されると共にその厚みを不要に増すことはないから、１次濾過層７０の表面における塩化亜鉛のダストの大半はより自然に重力で落下し得る。このため、フィルタ５０の圧力損失は、その本体部５０ａの表面に形成された１次濾過層７０によりほぼ一定の値に落ち着き、フィルタ５０の濾過負荷が確実に低減され得る。なお、導入管１０やさや管２０等に設定されるガス流速は、これらに連絡する図示を省略したポンプにより付与されており、導入管１０やさや管２０等においてそれらの径方向で実質均一である。
【００６２】
より詳しくは、かかる1次濾過層７０は、融点近傍の温度である塩化亜鉛の蒸気を含むガスを、熱交換器１２及びそれと協働する導入管１０から成る冷却部材により、１８０（
℃）以下の温度まで４０（℃／ｓ）以下の冷却速度で冷却して、塩化亜鉛の固体粒子を生成しながら、併せてフィルタ５０の本体部５０ａに対して本体部５０ａの単位表面積あたり０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲に設定されたガス流速でもって通気することにより、このように生成された塩化亜鉛の固体粒子のうちで、粒子径が数（μｍ）から数１０（μｍ）オーダーの固体の塩化亜鉛の凝集粒子が、フィルタ５０の本体部５０ａの目開き空間に目詰まりすることなく適度な圧密状態で侵入して、本体部５０ａの主として外表面上に層状態で付着し形成されたものである。
【００６３】
ここで、一般的にガスの流速が増えると熱負荷及び伝熱係数が上がるから、冷却部材を熱交換器としてとらえた場合の伝熱面積あたりの処理能力は、熱負荷及び伝熱係数の相関で決まるものであるが、ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入されて通過するガスの流速は２５（ｍｍ／ｓ）以下の範囲に設定されて充分に遅いため、かかる伝熱係数は精度良く計算することができない低い数値レベルとなり、熱負荷も低い数値レベルとなる。よって、かかるガス流速であれば、ガスを急冷することなくかつ均一に冷却し得るため、導入管１０内において濾過しやすい塩化亜鉛の固体の凝集粒子を確実に形成することに寄与し得ることになる。
【００６４】
また、導入管１０から排出されてさや管２０の内部を通過するガスの温度に関する条件については、フィルタ５０の本体部５０ａが吸湿によって目詰まりを発生させてしまうことを防止する観点から、加熱器２２を動作することにより、さや管２０の径方向に実質均一に１００（℃）以上の範囲に設定されることが好ましい。
【００６５】
かかる１次濾過層７０がフィルタ５０の５０ａの主として外表面上に均一に形成されると、１次濾過層７０の表面における圧力損失の分布、すなわちガス流速の分布が均一化されるため、１次濾過層７０の主として外表面に吸引されるダストが圧密状態にならずに固着しにくくなるものと考えられる。具体的には、一般にガスがフィルタ５０を通過するときに、フィルタ５０の本体部５０ａの表面に通気性の良い部分と通気性の悪い部分があると、通気性の良い部分に集中してガスが流れるから、ダストが部分的に圧密状態で付着する事象を繰り返して圧力損失が上昇していくものであるが、本実施形態では１次濾過層７０がフィルタ５０の本体部５０ａの主として外表面上に均一に形成されることにより、このようなダストの部分的な圧密状態の発生が回避されて、１次濾過層７０の主として外表面に吸引されるダストが圧密状態にならずに固着しにくくなるものである。
【００６６】
併せて、かかる１次濾過層７０がフィルタ５０の本体部５０ａの主として外表面上に均一に形成されると、フィルタ５０を構成する繊維が塩化亜鉛のダストへ混入することを防止するから、分離した塩化亜鉛ダストを製造工程内で再使用する場合に、コンタミを防止し得ることともなる。
【００６７】
ここで、以上のような構成の１次濾過層７０を形成するに好適なフィルタ５０の本体部５０ａとしては、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体及び不織布のいずれか、又は塩化亜鉛の蒸気を含むガスとの接ガス表面にフッ素樹脂製多孔質膜が積層された織布、不織布及び多孔質樹脂焼結体のいずれかであることが好ましい。前者は、耐熱性が要求される場合に好適に使用できる。一方で、後者は、前者と比べて耐熱性能は劣る傾向にあるが、フィルタ本体部５０ａの内部にダストが侵入し難く、いわゆる表面濾過特性に優れるため、かかる特性を重視する場合に好適に使用できる。また、後者において、織布や不織布の材質としては、ガラス繊維が挙げられ、樹脂多孔質体の材質としては、ポリオレフィンが挙げられる。そして、フィルタ５０の本体部５０ａの目の粗さの指標となる通気度（差圧１２５Ｐａにおけるガスの濾過流速）は、１０（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲が好ましく、更に濾過性を上げるのであれば５（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲がより好ましい。また、フィルタ５０の本体部５０ａが支持部５０ｂより垂下されてさや管２０内を
通過するガスに対面する条件下で、ガス流に対して不要に変形しない強度を持たせやすい構成としては、本体部５０ａが焼結体であることが好ましく、図１及び図２中では、フィルタ５０の本体部５０ａがこのような焼結体であるとして模式的に現している。
【００６８】
なお、本実施形態において、導入管１０、さや管２０及び上管３０としては、内部を通過するガス等の温度や圧力の制御が簡便な円筒管を採用したが、かかる温度や圧力の制御が複雑化することを許容できる場合には、角筒管等のその他の形状の管状部材が採用し得るものである。
【００６９】
以上の本実施形態の構成によれば、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却部材と、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスを濾過する濾過部材と、を備えることにより、また換言すれば、塩化亜鉛の融点以上の温度であって塩化亜鉛の蒸気を含むガスを冷却して、塩化亜鉛を固体の粒子として凝集させる冷却工程と、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスを濾過する濾過工程と、濾過部材を通過したガスを排出する排出工程と、を備えることにより、かかるガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００７０】
また、冷却部材が、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを１８０（℃）以下の温度範囲まで、４０（℃／ｓ）以下の範囲の冷却速度で冷却することにより、ガス中で固体と液体との塩化亜鉛を共存させながら塩化亜鉛の凝集粒子を成長させて濾過部材で濾過する際の塩化亜鉛のダストとして濾過部材上に付着させた後に、濾過部材上に固着させることなく重力で落下させることができて、逆洗のような強力なダストの払い落し機構を設けることなく、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００７１】
また、冷却部材が、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを通過させる管状部材を含むものであるため、ガスの伝熱冷却面を管状部材の内壁面として単純化し、かかる伝熱冷却面の温度を均一化して部分的に塩化亜鉛が固着することを防止しながら冷却部材の冷却性を維持し得て、ガスの冷却流路に閉塞が発生することを確実に防止でき、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができる。
【００７２】
また、冷却部材が、管状部材の周囲に配設された熱交換器を含むものであるため、管状部材の内壁面であるガスの伝熱冷却面の温度を、より安定的に均一化することができる。
【００７３】
また、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子を含んで冷却部材から送られるガスが、少なくとも濾過部材の位置で、濾過部材の単位表面積あたり０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲のガス流速を有することにより、濾過部材の表面上に塩化亜鉛の凝集粒子から成る１次濾過層を確実に形成することができて、残余の塩化亜鉛の凝集粒子をダストとして１次濾過層上に付着させると共に、かかるダストを自重により、より確実に落下させることができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００７４】
また、濾過部材が、多孔体から成り、冷却部材で凝集された塩化亜鉛の固体の粒子が多孔体の目開き空間に侵入して多孔体上に層状態で付着した１次濾過層を形成自在であることにより、１次濾過層を確実に形成した残余の塩化亜鉛の凝集粒子をダストとして１次濾過層上に付着させると共に、かかるダストを自重により、より確実に落下させることができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。また併せて、多孔体の表面上に形成さ
れた塩化亜鉛の凝集粒子から成る１次濾過層は、多孔体の構成材料が１次濾過層から剥離する塩化亜鉛のダストに不要に混入することを防止でき、コンタミフリーを実現することができる。
【００７５】
また、多孔体は、差圧１２５Ｐａにおける通気度が１０（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）以下の範囲であって、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体及び不織布のいずれか、又は接ガス表面にフッ素樹脂製多孔質膜が積層された織布、不織布及び多孔質樹脂焼結体のいずれかであることにより、前者は、濾過部材に求められる特性を確実に発揮し、後者は、更に耐久性を向上しながら濾過部材に求められる特性を確実に発揮することができる。
【００７６】
また、多孔体が、管状部材から垂下される構成を有することにより、円筒状等の袋状の濾過部材の外表面を濾過面として、かかる外表面にダストを付着させるように使用される場合に好適な構成となり、簡便な構成で濾過部材に求められる特性を確実に発揮することができる。
【００７７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における集塵装置及び方法につき、更に図３をも参照して、詳細に説明する。
【００７８】
図３は、本実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【００７９】
本実施形態における集塵装置Ｓ２は、第１の実施形態のものに対して、導入管１１０の一部、さや管１２０及び上管１３０が複式のガスの流路系を有するものであることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００８０】
図３に示すように、本実施形態の集塵装置Ｓ２は、導入管１１０と、導入管１１０上に載置されたさや管１２０と、さや管１２０の上方に載置された上管１３０と、上管１３０の上方に載置された連絡管１４０と、を備える。
【００８１】
具体的には、導入管１１０は、典型的にはカーボン製であり、いずれも円筒状の単管であって上下方向に延在する集合管１１４、一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２を有する。一対の斜行管１１６−１、１１６−２は、それぞれ集合管１１４に一体的に連なって斜め方向に延在する分岐管であり、一対の鉛直管１１８−１、１１８−２は、それぞれ一対の斜行管１１６−１、１１６−２に対応して一体的に連なっている。
【００８２】
また、導入管１１０は、集合管１１４の下端にフランジ１１０ａを有すると共に、一対の鉛直管１１８−１、１１８−２の上端にそれぞれ対応して一対のフランジ１１０ｂ−１、１１０ｂ−２を有する。フランジ１１０ａは、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを供給するガス供給源４０に連絡された図示を省略するガス供給配管のフランジに当接して固定される。また、集合管１１４、一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２のそれぞれの円筒壁の外周を対応して囲んで、一対の熱交換器１１２−１、１１２−２が配設される。かかる一対の熱交換器１１２−１、１１２−２は、集合管１１４、一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２の円筒壁面に対応して冷却及び加熱自在である。なお、図示を省略するが、集合管１１４、一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２の円筒壁の外周に沿った所要の位置に断熱材がそれぞれ配設されている。
【００８３】
ここで、導入管１１０の上側の一対のフランジ１１０ｂ−１、１１０ｂ−２上には、一対のバルブ１１５−１、１１５−２が、それぞれ対応して載置されて固定されている。
【００８４】
さや管１２０は、典型的にはカーボン製であり、いずれも上下方向に延在して導入管１１０の一対の鉛直管１１８−１、１１８−２と同軸同径の円筒状の単管である一対の鉛直管１２０−１、１２０−２を有する。かかる一対の鉛直管１２０−１、１２０−２は、それらの下端にそれぞれ対応して一対のフランジ１２０ａ−１、１２０ａ−２を有すると共に、それらの上端にそれぞれ対応して一対のフランジ１２０ｂ−１、１２０ｂ−２を有する。一対のフランジ１２０ａ−１、１２０ａ−２は、一対のバルブ１１５−１、１１５−２上に対応して載置されて固定される。また、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２の円筒壁の外周を囲んで、それらの内部を所定温度に保持する加熱器２２、２２がそれぞれ配設されると共に、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２０の内部には、本体部５０ａ及び支持部５０ｂを有するフィルタ５０、５０がそれぞれ対応して配設される。なお、図示を省略するが、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２の円筒壁の外周に沿った所要の位置に断熱材がそれぞれ配設されている。
【００８５】
上管１３０は、典型的にはカーボン製で、いずれも上下方向に延在して、さや管１２０、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２と同軸同径の円筒状の単管である一対の鉛直管１３０−１、１３０−２を有する。かかる一対の鉛直管１３０−１、１３０−２は、それらの下端にそれぞれ対応して一対のフランジ１３０ａ−１、１３０ａ−２を有すると共に、それらの上部はそれぞれ対応して一対の頂壁１３０ｂ−１、１３０ｂ−２により閉じられている。一対のフランジ１３０ａ−１、１３０ａ−２は、それぞれフィルタ５０、５０の支持部５０ｂ、５０ｂを対応して挟んで、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２の一対の上側のフランジ１２０ｂ−１、１２０ｂ−２上に載置されて固定される。ここで、フィルタ５０、５０においては、その支持部５０ｂ、５０ｂが、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２の一対の上側のフランジ１２０ｂ−１、１２０ｂ−２と一対の鉛直管１３０−１、１３０−２の下側フランジ１３０ａ−１、１３０ａ−２との間でそれぞれ挟持されると共に、その本体部５０ａ、５０ａの円筒外面が、一対の鉛直管１２０−１、１２０−２の円筒内面から所定の距離を有するようにそれぞれ平行に離間される。また、一対の鉛直管１３０−１、１３０−２の一対の頂壁１３０ｂ−１、１３０ｂ−２に形成された一対の挿通孔１３０ｃ−１、１３０ｃ−２には、連絡管１４０の下端がそれぞれ挿通されて固定されている。
【００８６】
連絡管１４０は、典型的にはカーボン製で、いずれも円筒状の単管である一対の鉛直下管１４２−１、１４２−２、一対の鉛直上管１４４−１、１４４−２及び連絡横管１４６を有する。一対の鉛直下管１４２−１、１４２−１は、いずれも上下方向に延在して、それらの下端は、それぞれ一対の鉛直管１３０−１、１３０−２の一対の頂壁１３０ｂ−１、１３０ｂ−２に形成された一対の挿通孔１３０ｃ−１、１３０ｃ−２に対応して挿通されて固定される一方で、一対の鉛直下管１４２−１、１４２−２の上端上には、一対のバルブ１４５−１、１４５−２がそれぞれ対応して載置されて固定される。かかる一対のバルブ１４５−１、１４５−２上には、いずれも上下方向に延在する一対の鉛直上管１４４−１、１４４−２がそれぞれ対応して載置されて固定される。また、一対の鉛直上管１４４−１、１４４−２の上端には、それらを一体に連結する連絡横管１４６が連なり、かかる連絡横管１４６に形成された挿通孔１４６ａには、排出配管６０の下端が挿通されて固定されている。
【００８７】
以上の構成において、ガス供給源４０から導入管１１０の内部に導入されたガスは、一対のバルブ１１５−１、１１５−２及び一対のバルブ１４５−１、１４５−２の開閉状態に応じるものではあるが、導入管１１０の集合管１１４、一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２、さや管１２０の一対の鉛直管１２０−
１、１２０−２、上管１３０の一対の鉛直管１３０−１、１３０−２、並びに連絡管１４０の一対の鉛直下管１４２−１、１４２−２、一対の鉛直上管１４４−１、１４４−２及び連絡横管１４６内部をそれぞれ対応して通過して濾過され、排出配管６０から外部に排出されることは、第１の実施形態と同様である。
【００８８】
更に、本実施形態では、例えば、バルブ１１５−１、１４５−１を開くと共にバルブ１１５−２、１４５−２を閉じた状態とし、ガスを、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１、さや管１２０の鉛直管１２０−１、上管１３０の鉛直管１３０−１、並びに連絡管１４０の鉛直下管１４２−１、鉛直上管１４４−１及び連絡横管１４６の内部をそれぞれ対応して通過させて濾過しながら排出配管６０から外部に排出している最中に、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１の円筒内壁面上に塩化亜鉛が付着して、導入管１１０の冷却性が低下し、さや管１２０の鉛直管１２０−１内に配設されたフィルタ５０の本体部５０ａが目詰まりを起こして圧力が急上昇することを回避するために、かかる流通経路にガスを通気させ始めてから所定時間経過後に、バルブ１１５−１、１４５−１を閉じる共にバルブ１１５−２、１４５−２を開いた状態とし、併せて導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１のそれぞれの円筒壁の周囲に配設された熱交換器１１２−１を冷却状態から加熱状態に切り替えて、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１の円筒内壁面上に付着した塩化亜鉛を溶融して、導入管１１０の集合管１１４における下端から下方に流下させて装置外に排出し、図示を省略する回収装置で回収して再使用する。
【００８９】
このように排出された塩化亜鉛は、ガス供給源４０に送られて、再使用されることになる。また、この際、バルブ１１５−２、１４５−２は開いた状態に維持されているため、ガスは、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−２及び鉛直管１１８−２、さや管１２０の鉛直管１２０−２、上管１３０の鉛直管１３０−２、並びに連絡管１４０の鉛直下管１４２−２、鉛直上管１４４−２及び連絡横管１４６内部をそれぞれ対応して通過して濾過されながら排出配管６０から外部に排出される。
【００９０】
次に、同様に、バルブ１１５−１、１４５−１を閉じると共にバルブ１１５−２、１４５−２を開いた状態としてから所定時間経過後に、バルブ１１５−２、１４５−２を閉じる共にバルブ１１５−１、１４５−１を開いた状態とし、併せて導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−２及び鉛直管１１８−２のそれぞれの円筒壁の周囲に配設された熱交換器１１２−２を冷却状態から加熱状態に切り替えて、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−２及び鉛直管１１８−２の円筒内壁面上に付着した塩化亜鉛を溶融して、導入管１１０の集合管１１４における下端から下方に流下させて装置外に排出し、図示を省略する回収装置で回収して再使用する。
【００９１】
そして、順次、このようなバルブ１１５−１、１４５−１及びバルブ１１５−２、１４５−２を交互に開閉して、導入管１１０一対の斜行管１１６−１、１１６−２及び一対の鉛直管１１８−１、１１８−２、さや管１２０の一対の鉛直管１２０−１、１２０−２、上管１３０の一対の鉛直管１３０−１、１３０−２、並びに連絡管１４０の一対の鉛直下管１４２−１、１４２−２及び一対の鉛直上管１４４−１、１４４−２におけるガスの流路を切り替えて、流路内に付着した塩化亜鉛を溶融して、導入管１１０の集合管１１４における下端から下方に流下させて排出していくことになる。なお、ガスの通気の初期段階では、バルブ１１５−１、１４５−１及びバルブ１１５−２、１４５−２を共に開いた状態としてもかまわない。
【００９２】
なお、本実施形態においては、導入管１１０の一部、さや管１２０及び上管１３０が２つのガスの流路系を有するものとしたが、もちろん必要に応じて、ガスの流路系は、３つ
以上採用してもかまわない。
【００９３】
以上の本実施形態の構成によれば、第１の実施形態の構成の効果に加えて、冷却部材及び濾過部材が、複数のガスの流路系を有し、複数のガスの流路系の開閉状態が、互いに切替え自在であり、複数のガスの流路系のうち閉状態とされたガス流路における冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛が加熱されて溶融されることにより、閉状態とされたガス流路においては、冷却部材の内部に付着した塩化亜鉛を溶融して、溶融状態の塩化亜鉛を自重で落下させてガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる一方で、開状態とされたガス流路においては、塩化亜鉛の蒸気を含んだガスから圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【００９４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態における集塵装置及び方法につき、更に図４をも参照して、詳細に説明する。
【００９５】
図４は、本実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【００９６】
本実施形態における集塵装置Ｓ３は、第１の実施形態のものに対して、導入管２１０の細部構造が異なり、かつ、さや管２２０内におけるフィルタ２５０の配設構造が異なることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【００９７】
図４に示すように、本実施形態の集塵装置Ｓ３は、導入管２１０と、導入管２１０上に載置されたさや管２２０と、を備える。
【００９８】
具体的には、導入管２１０は、典型的にはカーボン製で、上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端及び上端に、それぞれフランジ２１０ａ及び２１０ｂを有することは、第１の実施形態における導入管１０と同様であるが、その円筒内壁面にオリフィス板２１２を設けていることが相違する。かかるオリフィス板２１２は、その中央部に導入管２１０と同軸に開口された開口２１２ａを有する。下側のフランジ２１０ａは、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを供給するガス供給源４０に連絡された図示を省略するガス供給配管のフランジに当接して固定される。また、導入管２１０の円筒壁の外周を囲んで、熱交換器１２が配設されている。
【００９９】
さや管２２０は、典型的にはカーボン製で、導入管２１０と同軸同径に上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端にはフランジ２２０ａを有すると共に、その上部は頂壁２２０ｂにより閉じられている。下側のフランジ２２０ａは、導入管２１０の上側のフランジ２１０ｂ上に載置されて固定される。また、さや管２２０の円筒壁の外周を囲んで、その内部を所定温度に保持する加熱器２２２が配設されると共に、さや管２２０の内部には、フィルタ２５０が配設される。
【０１００】
かかるフィルタ２５０は、第１の実施形態におけるフィルタ５０と材質や特性等が同様である多孔体から成るものであるが、その上部が閉じられた閉頂円筒状の本体部２５０ａ及び本体部２５０ａの一端を支持する円環板状の支持部２５０ｂを有する。また、さや管２２０の下側のフランジ２２０ａは、導入管２１０の上側のフランジ２１０ｂ上に、フィルタ２５０の支持部２５０ｂを挟んで載置されて固定される。ここで、フィルタ２５０の本体部２５０ａは、その円筒外壁面がさや管２２０の円筒内壁面から所定の距離を有するように平行に離間されると共に、かかる支持部２５０ｂに支持されて上方に延在して、そ
の上端がさや管２２０の頂壁２２０ｂの下面に所定の距離を有するように対向する。そして、さや管２２０の頂壁２２０ｂに形成された挿通孔２２０ｃには、排出配管６０の下端が挿通されて固定されている。つまり、本実施形態では、かかるフィルタ２５０を用いることにより、第１の実施形態で用いた上管３０が不要となって、より簡素化された配管構成を実現する。
【０１０１】
以上の構成において、ガス供給源４０から導入管２１０の内部に導入されたガスは、さや管２２０の内部を通過して濾過され、排出配管６０から外部に排出されることは、第１の実施形態と同様である。
【０１０２】
更に、本実施形態では、ガス供給源４０から導入管２１０内にガスを導入して冷却する際に、ガスが、導入管２１０の円筒内壁面に設けられたオリフィス板２１２の開口部２１２ａを通過し、その下流（図４中においては上方）で拡散される。このため、ガスは、導入管２１０内で緩く攪拌された状態に維持されて、塩化亜鉛の凝集粒子を形成しながらガスの温度がより低い温度で均一化される。よって、導入管２１０からさや管２２０の内部へと送られるガスにおいて塩化亜鉛が液滴の状態で含まれることをより確実に低減する。
【０１０３】
そして、導入管２１０からさや管２２０の内部へと送られたガスは、さや管２２０内に配設されたフィルタ２５０の本体部２５０ａに到達して、主としてその内表面上に図２に示すような１次濾過層７０を形成しながら濾過され、塩化亜鉛が分離される一方で、排出配管６０から塩化亜鉛を実質的に含まないガスとして排出されることになる。
【０１０４】
なお、もちろん、本実施形態の構成においては、第２の実施形態のように導入管２１０及びさや管２２０を複式化してもかまわない。また、導入管２１０のオリフィス板２１２は、複数設けてもかまわない。
【０１０５】
以上の本実施形態の構成によれば、以上の各実施形態の構成の効果に加えて、冷却部材が、冷却部材の流路に穴あき板を有し、塩化亜鉛の蒸気を含むガスが、穴あき板の開口を介して、濾過部材に送られることにより、塩化亜鉛の凝集粒子を形成しながらガスの温度をより低温化しながら均一化して、塩化亜鉛が液滴のままで濾過部材に流入することをより確実に防止することができ、濾過部材の目詰まりをより確実に防止して、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛をより確実に濾過して分離することができる。
【０１０６】
また、多孔体が、冷却部材に載置される構成を有することにより、円筒状等の袋状の濾過部材の内表面を濾過面として、かかる内表面でダストを受けるように使用される場合に好適な構成となり、簡便な構成で濾過部材に求められる特性を確実に発揮することができる。
【０１０７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態における集塵装置及び方法につき、更に図５をも参照して、詳細に説明する。
【０１０８】
図５は、本実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【０１０９】
本実施形態における集塵装置Ｓ４は、第１の実施形態のものに対して、さや管３２０の細部構造及びさや管３２０内におけるフィルタ３５０の細部構造が異なり、かつ、さや管３２０に対して加振機構３７０が付加されていることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【０１１０】
図５に示すように、本実施形態の集塵装置Ｓ４は、導入管１０と、導入管１０上に載置されたさや管３２０と、さや管３２０に対して付加された加振機構３７０と、を備える。
【０１１１】
具体的には、導入管１０上に載置されたさや管３２０は、典型的にはフッ素樹脂製で、導入管１０と同軸同径に上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端及び上端には、それぞれフランジ３２０ａ、３２０ｂを有するものであるが、その円筒壁面の上下方向の中央部に蛇腹部３２０ｄが一体に形成されている。下側のフランジ３２０ａは、導入管１０の上側のフランジ１０ｂ上に載置されて固定されると共に、上側のフランジ３２０ｂに対応して、蓋板３３０の端部３３０ａが位置する。また、さや管３２０の円筒壁の外周を囲んで、その内部を所定温度に保持する加熱器３２２が配設されると共に、さや管３２０の内部には、フィルタ３５０が配設される。また、蓋板３３０は、典型的にはカーボン製で円板状であり、その上面には加振機構３７０が配設されると共に、蓋板３３０に形成された挿通孔３３０ｃには、排出配管６０の下端が挿通されて固定される。なお、本実施形態では、かかる蓋板３３０が設けられるため、第１の実施形態で用いた上管３０は不要となり、さや管３２０の上側のフランジ３２０ｂをより上方に設定でき、さや管３２０の管長をより長く設定し得る。
【０１１２】
かかるフィルタ３５０は、第１の実施形態におけるフィルタ５０と材質や特性等が同様である多孔体から成るものであり、その下部が閉じた閉底円筒状の本体部３５０ａ及び本体部３５０ａの一端を支持する円環板状の支持部３５０ｂを有する。また、さや管３２０の上側のフランジ３２０ｂ上には、フィルタ３５０の支持部３５０ｂを挟んで、蓋板３３０がその端部３３０ａを載置して固定される。ここで、フィルタ３５０の本体部３５０ａは、その円筒外壁面がさや管３２０の円筒内壁面から所定の距離を有するように平行に離間されると共に、支持部３５０ｂから垂下されて固定されており、加振機構３７０の作動時の振動がフィルタ３５０に伝達されて本体部３５０ａは振動自在である。なお、さや管３２０内に配設されるフィルタ３５０の本体部３５０ａの上端は、蓋板３３０の下面に近接しており、本体部３５０ａの鉛直方向における長さを、第１の実施形態におけるフィルタ５０のものよりも長く設定し得て大容量化を図り得る。
【０１１３】
以上の構成において、ガス供給源４０から導入管１０の内部に導入されたガスは、さや管３２０の内部を通過して濾過され、排出配管６０から外部に排出されることは、第１の実施形態と同様である。
【０１１４】
更に、本実施形態では、フィルタ３５０の本体部３５０ａの主として外表面には、図２で示すような１次濾過層７０が形成されているから、濾過されるダストは、そのほとんどが重力で自然に落下するものではあるが、ガスを通気して長時間が経過すると、付着力は弱いものの１次濾過層７０の表面にダストが徐々に付着して成長して、圧力が所定値以上に上昇することが考えられる。そこでかかる事象を回避するために、ガスを通気させ始めてから所定時間経過後に、加振機構３７０を動作させてフィルタ３５０の本体部３５０ａを振動させる。
【０１１５】
つまり、さや管３２０の円筒壁には蛇腹部３２０ｄが形成されているから、加振機構３７０から蓋板３３０を介して印加される加振力は、さや管３２０の蛇腹部３２０ｄを振動させると共に、フィルタ３５０の支持部３５０ｂに支持された本体部３５０ａを振動させて、本体部３５０ａにおける１次濾過層７０の表面に成長した塩化亜鉛のダストを剥離して自重で落下させて、導入管１０の下端から排出させることになる。ここで、加振機構３７０の加振力は、かかる１次濾過層７０に不要な損傷を与えないような大きさに設定されている。
【０１１６】
なお、もちろん、本実施形態の構成においても、第２の実施形態のように導入管１０及
びさや管３２０を複式化してもかまわない。また、本実施形態における加振機構３７０は、必要に応じて第１の実施形態や第２の実施形態に適用できることはもちろんであり、かかる場合には、それぞれのさや管２０、１２０に蛇腹部を形成する等の構成を適宜採用すればよい。
【０１１７】
以上の本実施形態の構成によれば、以上の各実施形態の構成の効果に加えて、濾過部材を振動させて濾過部材上に付着した塩化亜鉛を剥離するための加振機構を備えることにより、濾過部材の表面や内部、更には濾過部材の周囲におけるガス流路に閉塞が発生することを確実に防止することができ、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離することができると共に、分離した塩化亜鉛を再使用することができる。
【０１１８】
また、濾過部材が、管状部材の内部に配設され、管状部材が、加振機構が濾過部材を加振することを許容する蛇腹部を有することにより、加振機構が確実に濾過部材を振動させることができて、濾過部材上に付着した塩化亜鉛をより確実に剥離することができる。
【０１１９】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態における集塵装置及び方法につき、更に図６をも参照して、詳細に説明する。
【０１２０】
図６は、本実施形態における集塵装置の構成を示す概略縦断面図である。
【０１２１】
本実施形態における集塵装置Ｓ５は、第４の実施形態のものに対して、導入管４１０の細部構造が異なり、かつ、さや管３２０に対してバルブ４１５が付加されていることが主たる相違点であり、残余の構成は同様である。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
【０１２２】
図６に示すように、本実施形態の集塵装置Ｓ５は、導入管４１０と、導入管４１０上に載置されたさや管３２０と、さや管３２０に対して付加された加振機構３７０と、を備える。
【０１２３】
具体的には、導入管４１０は、典型的にはカーボン製で、上下方向に延在する円筒状の単管であり、その下端及び上端に、それぞれフランジ４１０ａ及び４１０ｂを有することは、第４の実施形態における導入管１０と同様であるが、その円筒内壁面に一対のオリフィス板４１２、４１４を上下に設けていることが相違する。かかる一対のオリフィス板４１２、４１４は、それぞれの中央部に導入管４１０と同軸に開口された開口４１２ａ、４１４ａをそれぞれ有し、それぞれのその上面は開口４１２ａ、４１４ａに向かって角度θで下降する下降面を成す。下側のフランジ４１０ａは、塩化亜鉛の蒸気を含むガスを供給するガス供給源４０に連絡された図示を省略するガス供給配管のフランジに当接して固定される。また、導入管４１０の円筒壁の外周を囲んで、熱交換器１２が配設されている。
【０１２４】
導入管４１０の上側のフランジ４１０ｂ上には、バルブ４１５が載置されて固定される一方で、さや管３２０の下側のフランジ３２０ａは、バルブ４１５上に載置されて固定される。また、フィルタ３５０の本体部３５０ａは、その下端がバルブ４１５に対して所定の間隔でもって離間して、さや管３２０内に配設される。
【０１２５】
以上の構成において、ガス供給源４０から導入管４１０の内部に導入されたガスは、さや管３２０の内部を通過して濾過され、排出配管６０から外部に排出されることは、第４の実施形態と同様である。
【０１２６】
更に、本実施形態では、バルブ４１５を開いた状態として、ガスを導入管４１０、さや管３２０内部をそれぞれ対応して通過させて濾過しながら排出配管６０から外部に排出する際には、ガスは、ガス供給源４０から導入管４１０内に導入されて冷却されるが、この際、ガスは、導入管４１０の円筒内壁面に設けられた一対のオリフィス板４１２、４１４のそれぞれの開口４１２ａ、４１４ａを通過し拡散される。このため、かかるガスは、導入管４１０内で緩く攪拌された状態に維持されて、塩化亜鉛の凝集粒子を形成しながらガスの温度が均一化される。よって、導入管２１０からさや管３２０の内部へと送られるガスにおいては、塩化亜鉛が液滴の状態で含まれることが、より確実に抑制され得る。
【０１２７】
また、バルブ４１５を開いた状態として、ガスを導入管４１０、さや管３２０の内部をそれぞれ対応して通過させて濾過しながら排出配管６０から外部に排出している最中に、導入管４１０の円筒内壁面上に塩化亜鉛が付着して、導入管４１０の冷却性が低下し、さや管３２０内に配設されたフィルタ３５０の本体部３５０ａが目詰まりを起こして圧力が所定値以上に上昇することを回避するために、かかる流通経路にガスを通気させ始めてから所定時間経過後に、加振機構３７０を動作してフィルタ３５０を加振することにより、フィルタ３５０の本体部３５０ａにおける１次濾過層７０の外表面に成長した塩化亜鉛のダストを剥離して自重で落下させ、導入管４１０の下端から排出させる。ついで、フィルタ３５０の本体部３５０ａにおける１次濾過層７０の外表面に成長した塩化亜鉛のダストを、剥離して自重で落下させ終わると、加振機構３７０の動作を停止させる。そして、加振機構３７０の動作を停止した後にバルブ４１５を閉じた状態とし、併せて導入管４１０の円筒壁の周囲に配設された熱交換器１２を冷却状態から加熱状態に切り替えると共にガス供給源４０からのガスの供給を停止して、導入管４１０の円筒内壁面上に付着した塩化亜鉛を溶融して、導入管４１０の下端から下方に流下させて排出して装置外に排出し、図示を省略する回収装置で回収して再使用する。この際、一対のオリフィス板４１２、４１４のそれぞれの上面は開口２１２ａ、４１４ａに向かって角度θで下降する下降面を有するため、溶融された亜鉛は、オリフィス板４１２、４１４の上面から開口２１２ａ、４１４ａを介して、スムースに導入管４１０の下端から下方に流下されて排出される。
【０１２８】
そして、溶融された塩化亜鉛が、オリフィス板４１２、４１４の上面から開口２１２ａ、４１４ａを介して、スムースに導入管４１０の下端から下方に流下されて排出され終わるとバルブ４１５を開き、ガス供給源４０からのガスの供給を再開する。
【０１２９】
なお、もちろん、本実施形態の構成においても、第２の実施形態のように導入管２１０及びさや管２２０を複式化してもかまわない。また、本実施形態における一対のオリフィス板４１２、４１４のそれぞれの上面が開口２１２ａ、４１４ａに向かって角度θで下降する下降面を有する構成を、第３の実施形態に適用してもよい。
【０１３０】
以上の本実施形態の構成によれば、以上の各実施形態の構成の効果に加えて、穴あき板の濾過部材の側の面が、開口に向かって下降する構成を有するため、穴あき板に付着した塩化亜鉛や、冷却部材が加熱された場合に生じる溶融状態の塩化亜鉛を、オリフィス板の開口を経由して自重で落下させやすくなり、ガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる。
【０１３１】
また、併せて、熱交換器が、管状部材の内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融するように加熱自在であることにより、管状部材の内壁面であるガスの伝熱冷却面を冷却してガスを冷却するだけでなく、かかる伝熱冷却面に固着した塩化亜鉛を確実に溶融した後に自重で落下させることができ、ガスの冷却流路に閉塞が発生することをより確実に防止できる。
【０１３２】
なお、以上の各実施形態における諸条件は、その範囲内において、設備コスト等の面から考えて実用上充分な効果が得られるように適宜設定自在であり、図示を省略するコント
ローラでプログラム的に各種構成部品を制御してもよいし、操作者が各種構成部品を手動で操作して適宜逐一設定してもよい。
【０１３３】
次に、以上の各実施形態に対応する実験例につき、詳細に説明する。
【０１３４】
（実験例１）
まず、第１の実施形態における集塵装置Ｓ１を用いて行った実験例１につき、図１及び図２を適宜参照しながら、詳細に説明する
【０１３５】
本実験例では、塩化亜鉛の蒸気を含むガスとしては、窒素ガスを用い、導入管１０、さや管２０及び上管３０としては、それぞれカーボン製の薄肉円筒管を用いた。また、さや管２０の内部に配設されるフィルタ５０の本体部５０ａとしては、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体から成る多孔体を用いた。
【０１３６】
以上の構成において、塩化亜鉛の蒸気を含む窒素ガスのガス温度を、導入管１０の直前で３５０（℃）に設定し、導入管１０で冷却されてさや管２０に送られる窒素ガスのガス温度を、さや管２０の直前で冷却速度を３３（℃／ｓ）として１４５（℃）まで冷却して、窒素ガスをフィルタ５０の本体部５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で、塩化亜鉛を実質的に含まない窒素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管１０、さや管２０及び上管３０内のガス流速を２０（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ５０の本体部５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．１４（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管２０の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する窒素ガスの温度やフィルタ５０の本体部５０ａの温度を均一化した。
【０１３７】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む窒素ガスを供給し続けながら、フィルタ５０の本体部５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部に排出し続けたところ、フィルタ５０の本体部５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から４時間後における圧力損失は１００（Ｐａ）となり、通気開始から６時間後には、圧力損失は５００（Ｐａ）となって、かかる圧力損失値は、通気を終了した７時間後まで一定値となって定常化した。通気終了後、塩化亜鉛の物質収支を測定したところ、塩化亜鉛の蒸気を含む窒素ガスに含まれていた塩化亜鉛の総量２．３（ｋｇ）のうち、フィルタ５０の本体部５０ａの表面に付着していた塩化亜鉛の量は１．５２（ｋｇ）であり、そのうちで、およそ２／３の１（ｋｇ）の塩化亜鉛は、２（ｍｍ）から５（ｍｍ）の厚さの固い１次濾過層７０となってフィルタ５０の本体部５０ａの外表面に付着し、０．５２（ｋｇ）の塩化亜鉛は、もろい凝集塊のダストとなって緩く１次濾過層７０の外表面に付着していた。また、塩化亜鉛の蒸気を含む窒素ガスに含まれていた塩化亜鉛の総量２．３（ｋｇ）からフィルタ５０の本体部５０ａの表面に付着していた塩化亜鉛の量１．５２（ｋｇ）を引いた残りに相当する０．４８（ｋｇ）の塩化亜鉛は、自重で自然に落下して集塵装置Ｓ１の下部に設けられた回収装置内に堆積したことが確認された。
【０１３８】
（実験例２）
次に、第２の実施形態における集塵装置Ｓ２を用いて行った実験例２につき、更に図３をも適宜参照しながら、詳細に説明する
【０１３９】
本実験例では、塩化亜鉛の蒸気を含むガスとしては、塩素ガスを用い、導入管１１０、さや管１２０及び上管１３０を構成する各管状部材としては、それぞれカーボン製の薄肉円筒管を用いた。また、さや管１２０の一対の鉛直管１２０−１、１２０−２内部に配設される各フィルタ５０の本体部５０ａとしては、アルミナシリケート繊維を主成分とする焼結体から成る多孔体を用いた。
【０１４０】
以上の構成において、バルブ１１５−１、１４５−１を開くと共にバルブ１１５−２、１４５−２を閉じた状態とし、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスのガス温度を、導入管１１０の集合管１１４の直前で３６５（℃）に設定し、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１で冷却されてさや管２０の鉛直管１２０−１に送られる塩素ガスのガス温度を、さや管２０の鉛直管１２０−１の直前で冷却速度を４０（℃／ｓ）として１００（℃）まで冷却して、塩素ガスをフィルタ５０の本体部５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後に、塩化亜鉛を実質含まない塩素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１、さや管１２０の鉛直管１２０−１並びに上管１３０の鉛直管１３０−１のガス流速を２５（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで２．５（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ５０の本体部５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管２０の鉛直管１２０−１の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する窒素ガスの温度やフィルタ５０の本体部５０ａの温度を均一化した。
【０１４１】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスを供給し続けながら、フィルタ５０の本体部５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部に排出し続けたところ、フィルタ５０の本体部５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から５時間後には、圧力損失は５００（Ｐａ）となってその後一定値となって定常化した。そして、通気開始後６時間で、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１の円筒内壁面に付着した塩化亜鉛と、フィルタ５０の本体部５０ａから落下した塩化亜鉛と、が導入管１１０内で滞留することで、導入管１１０内の圧力損失が増加したため、バルブ１１５−１、１４５−１を閉じる一方でバルブ１１５−２、１４５−２を開いた状態として塩素ガスの流路を切り替えると共に、導入管１１０の周囲に配設された熱交換器１１２−１を冷却動作から加熱動作に切り替えて、導入管１１０の集合管１１４、斜行管１１６−１及び鉛直管１１８−１の円筒内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融して集合管１１４の下端から流下させ、集塵装置Ｓ２の下部に設けられた回収装置内に落として貯留したことが確認された。
【０１４２】
（実験例３）
次に、第３の実施形態における集塵装置Ｓ３を用いて行った実験例３につき、更に図４をも適宜参照しながら、詳細に説明する
【０１４３】
本実験例では、塩化亜鉛の蒸気を含むガスとしては、塩素ガスを用い、導入管２１０としてはカーボン製及びさや管２２０としてはふっ素樹脂製のそれぞれ薄肉円筒管を用いた。また、さや管２２０の内部に配設されるフィルタ２５０の本体部２５０ａとしては、延伸テトラフロロエチレン樹脂膜が積層されたガラス繊維織布から成る多孔体を用いた。
【０１４４】
以上の構成において、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガス温度を、導入管２１０の直前で３６０（℃）に設定し、開口２１２ａを有するオリフィス板２１２を備えた導入管２１０で冷却されてさや管２２０に送られる塩素ガスのガス温度を、さや管２２０の直前で冷却速度を５（℃／ｓ）として１２５（℃）まで冷却して、塩素ガスをフィルタ２５０の本体部２５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で、塩化亜鉛を実質含まない塩素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管２１０及びさや管２２０内のガス流速を３（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで０．３（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ２５０の本体部２５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．０５（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管２２０の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する塩素ガスの温度やフィルタ２５０の本体部２５０ａの温度を均一化した。
【０１４５】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスを供給し続けながら、フィルタ２５０の本体部２５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部に排出し続けたところ、フィルタ２５０の本体部２５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から１０時間後には、圧力損失は１００（Ｐａ）以上２００（Ｐａ）以下の範囲の値となって、かかる圧力損失値は、通気を終了した５０時間後まで一定値となって定常化した。通気終了後、塩化亜鉛の物質収支を測定したところ、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスに含まれていた塩化亜鉛の総量１．５（ｋｇ）のうち、フィルタ２５０の本体部２５０ａの表面に付着していた塩化亜鉛の量は０．２ｋｇであり、そのほとんどは、約０．５（ｍｍ）の厚さの固い１次濾過層７０となってフィルタ２５０の本体部２５０ａの外表面に付着していた。また、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスに含まれていた塩化亜鉛の総量１．５（ｋｇ）からフィルタ２５０の本体部２５０ａの表面に付着していた塩化亜鉛の量０．２（ｋｇ）を引いた残りに相当する１．３（ｋｇ）の塩化亜鉛は、自重で自然に落下して集塵装置Ｓ３の下部に設けられた回収装置内に堆積したことが確認された。
【０１４６】
（比較例１）
本比較例では、第３の実施形態における集塵装置Ｓ３を用いて行った実験例３において、導入管２１０から開口２１２ａを有するオリフィス板２１２を取り外して、同様の条件下で実験を行った。
【０１４７】
このようにオリフィス板２１２を省略すると、さや管２２０に送られる塩素ガスのガス温度は、さや管２２０の直前において、導入管２１０の壁面近傍で１６５（℃）まで、及び導入管２１０の中心部で２０５（℃）までしか各々下がらなかった。また、通気初期時の圧力損失は０（Ｐａ）であったが、通気開始から３時間後には、圧力損失は３（ｋＰａ）以上となり、通気を停止せざるを得なかった。そして、さや管２２０を取り外してフィルタ２５０を取り出したところ、その本体部２５０ａの外表面には、溶融塩化亜鉛の液滴が固化した半透明の固い付着物が付着していることが確認された。
【０１４８】
(比較例２)
本比較例では、第３の実施形態における集塵装置Ｓ３を用いて、ガスの冷却速度や流速を異ならせて実験を行った。
【０１４９】
具体的には、集塵装置Ｓ３の構成において、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスのガス温度を、導入管２１０の直前で３６０（℃）に設定し、開口２１２ａを有するオリフィス板２１２を備えた導入管２１０で冷却されてさや管２２０に送られる塩素ガスのガス温度を、さや管２２０の直前で冷却速度を６０（℃／ｓ）として２１０（℃）まで冷却して、塩素ガスをフィルタ２５０の本体部２５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で、塩化亜鉛を実質含まない塩素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管２１０及びさや管２２０内のガス流速を２０（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ２５０の本体部２５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管２２０の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する塩素ガスの温度やフィルタ２５０の本体部２５０ａの温度を均一化した。
【０１５０】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスを供給し続けながら、フィルタ２５０の本体部２５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部に排出し続けたところ、フィルタ２５０の本体部２５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から４．６時間後には、圧力損失は１０．５（kＰａ）以上となったため通気を中止し、塩化亜鉛の物質収支を測定したところ、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスに含まれていた塩化亜鉛の総量１．２（ｋｇ）のうち、フィルタ２５０の本体部２５０ａ
の表面に付着していた塩化亜鉛の量は１．０７(ｋｇ)であり、１次濾過層７０は形成されていなかった。
【０１５１】
（実験例４）
次に、第４の実施形態における集塵装置Ｓ４を用いて行った実験例４につき、更に図５をも適宜参照しながら、詳細に説明する
【０１５２】
本実験例では、塩化亜鉛の蒸気を含むガスとしては、塩素ガスを用い、導入管１０としてはカーボン製及びさや管３２０としてはふっ素樹脂製のそれぞれ薄肉円筒管を用いた。また、さや管３２０の内部に配設されるフィルタ３５０の本体部３５０ａとしては、延伸テトラフロロエチレン樹脂膜が積層されたガラス繊維織布から成る多孔体を用いた。
【０１５３】
以上の構成において、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスのガス温度を、導入管１０の直前で３６０（℃）に設定し、導入管１０で冷却されてさや管３２０に送られる塩素ガスのガス温度を、さや管３２０の直前で冷却速度を１５（℃／ｓ）として１００（℃）まで冷却して、塩素ガスをフィルタ３５０の本体部３５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で、塩化亜鉛を実質含まない塩素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管１０及びさや管３２０内のガス流速を１５（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで１．５（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ３５０の本体部３５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管３２０の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する塩素ガスの温度やフィルタ３５０の本体部３５０ａの温度を均一化した。また、併せて、加振機構３７０を動作してさや管３２０及びその中のフィルタ３５０の本体部３５０ａを振動させた。
【０１５４】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスを供給し続けながら、フィルタ３５０の本体部３５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部に排出し続けたところ、フィルタ３５０の本体部３５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から１時間後には、圧力損失は５０（Ｐａ）となって定常化したことが確認された。
【０１５５】
（実験例５）
次に、第５の実施形態における集塵装置Ｓ５を用いて行った実験例５につき、更に図６をも適宜参照しながら、詳細に説明する
【０１５６】
本実験例では、塩化亜鉛の蒸気を含むガスとしては、塩素ガスを用い、導入管４１０としてはカーボン製及びさや管３２０としてはふっ素樹脂製のそれぞれ薄肉円筒管を用いた。また、さや管３２０の内部に配設されるフィルタ３５０の本体部３５０ａとしては、延伸テトラフロロエチレン樹脂膜が積層されたガラス繊維織布から成る多孔体を用いた。
【０１５７】
以上の構成において、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスのガス温度を、導入管４１０の直前で３６０（℃）に設定し、オリフィス板４１２、４１４を備えた導入管４１０で冷却されてさや管３２０に送られる塩素ガスのガス温度を、さや管３２０の直前で冷却速度を１５（℃／ｓ）として１００（℃）まで冷却して、塩素ガスをフィルタ３５０の本体部３５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で、塩化亜鉛を実質含まない塩素ガスとして排出配管６０を介して外部に排出した。また、この際の導入管４１０及びさや管３２０内のガス流速を１５（ｍｍ／ｓ）、つまりそれらの横断面積あたりで１．５（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定して、フィルタ３５０の本体部３５０ａの単位表面積あたりのガス流速を０．２（ｍｌ／ｃｍ２・ｓ）に設定した。また併せて、さや管３２０の円筒外壁の温度を１００（℃）に維持して、その内部を通過する塩素ガスの温度やフィルタ３５０の本体部３５０ａ
の温度を均一化した。また、併せて、加振機構３７０を動作してさや管３２０及びその中のフィルタ３５０の本体部３５０ａを振動させた。
【０１５８】
そして、以上の条件で、塩化亜鉛の蒸気を含む塩素ガスを供給し続けながら、加振機構３７０によりフィルタ３５０のフィルタ本体３５０ａを振動させて、かかる本体部３５０ａにおける１次濾過層の表面に成長した塩化亜鉛のダストを剥離して自重で落下させると共に、フィルタ３５０の本体部３５０ａで濾過して塩化亜鉛を分離した後で外部にガスを排出し続けたところ、フィルタ３５０の本体部３５０ａにおいて、通気初期時の圧力損失は１（Ｐａ）以下であったが、通気開始から１時間後には、圧力損失は５０（Ｐａ）となって定常化した。そして、通気開始後１１時間で、導入管４１０の円筒内壁面に付着した塩化亜鉛と、フィルタ３５０の本体部３５０ａから落下した塩化亜鉛と、が導入管４１０内で滞留することで、導入管４１０内の圧力損失が増加したため、加振機構３７０を停止した後にバルブ４１５を閉じると共に、導入管４１０の周囲に配設された熱交換器１２を冷却動作から加熱動作に切り替えて、導入管４１０の円筒内壁面に付着した塩化亜鉛を溶融して導入管４１０の下端から流下させ、集塵装置Ｓ５の下部に設けられた回収装置内に落として貯留したことが確認された。
【０１５９】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
以上のように、本発明においては、塩化亜鉛の融点以上の温度を呈して塩化亜鉛の蒸気を含むガスから、圧力損失を抑えながら塩化亜鉛を濾過して簡便かつ確実に分離し、再使用し得る集塵装置及び方法を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から溶融塩の電気分解装置等から送出されるガスを濾過するために広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【０１６１】
Ｓ１〜Ｓ５…集塵装置
１０、１１０、２１０、４１０…導入管
１０ａ、１１０ａ、２１０ａ、４１０ａ…下側フランジ
１０ｂ、１１０ｂ−１、１１０ｂ−２、２１０ｂ、４１０ｂ…上側フランジ
１２、１１２−１、１１２−２…熱交換器、
２０、１２０、２２０、３２０…さや管
２０ａ、１２０ａ−１、１２０ａ−２、２２０ａ、３２０ａ…下側フランジ
２０ｂ、１２０ｂ−１、１２０ｂ−２、３２０ｂ…上側フランジ
２２、２２２、３２２…加熱器
３０、１３０…上管
３０ａ、１３０ａ−１、１３０ａ−２…下側フランジ
３０ｂ、１３０ｂ−１、１３０ｂ−２…頂壁
３０ｃ、１３０ｃ−１、１３０ｃ−２、１４６ａ、２２０ｃ、３３０ｃ…挿通孔
４０…ガス供給源
５０、２５０、３５０…フィルタ
５０ａ、２５０ａ、３５０ａ…本体部
５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｂ…支持部
６０…排出配管
７０…１次濾過層
１１４…集合管
１１５、１４５−１、１４５−２、４１５…バルブ
１１６−１、１１６−２…斜行管、
１１８−１、１１８−２、１２０−１、１２０−２、１３０−１、１３０−２…鉛直管
１４０…連絡管
１４２−１、１４２−２…鉛直下管
１４４−１、１４４−２…鉛直上管
１４６…連絡横管
２１２、４１２、４１４…オリフィス板
２１２ａ、４１２ａ、４１４ａ…開口
２２０ｂ…頂壁
３２０ｄ…蛇腹部
３３０…蓋板
３３０ａ…端部
３７０…加振機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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