JP2019130508A - 多段水噴霧集塵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉塵の捕集効率を高め、送水ポンプを別途必要としない集塵装置を提供する。【解決手段】内側に逆円錐状の孔を有し、その傾斜によって水を吸い上げる円筒管１４と、円筒管１４の上端部において遠心方向に水を噴霧する上端噴霧スリットとを有した回転水吸上げ体１１と、回転水吸上げ体１１と接続して回転させるモーター１０と、回転水吸上げ体１１の外周から距離を置いて配置した円筒内壁１２と、円筒内壁１２に衝突して落下する水を円筒管１４の外周へ導く導水路と、前記円筒管の外周部に導かれた水を再度遠心方向に飛ばす遠心噴霧板で構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、水滴を噴霧して空気中の粉塵を取り除く集塵装置に関するものである。

通過する空気に水滴を噴霧して粉塵を取り除く装置として、特許文献１記載の第１図に示すような湿式空気清浄装置が知られている。以下、その湿式空気清浄装置について説明する。

図１４に示すように湿式空気清浄装置は外筒１０１の中に、上からモーター１０９、送風機羽根１０２、水吸上げ体１０４を備え、その下に水１０３が貯められている。モーター１０９は送風機羽根１０２と水吸上げ体１０４とつながっており、両者を同じ方向に同じ回転数で回転駆動することができる。送風機羽根１０２は回転によって気流を起こし、空気は上から下へと、水吸上げ体１０４の外周位置でガイドＡ１０６とガイドＢ１０７の作るジグザグの通風路を蛇行しながら流れる。水吸上げ体１０４は上部まで傾斜を持つ孔を内部に有しており、水１０３に浸された吸上げ先端１０５から回転によって該水１０３を上部に吸上げる。吸上げられた水１０３は水吸上げ体１０４の最上部に達した後、噴霧ノズル１０８から水滴として遠心方向に散布される。遠心方向に空気中に散布された水滴を上から下へと流れる空気に衝突させることができる。この場合、空気に含まれている空気に含まれる粉塵を水滴に含ませて捕集することができる。

水滴は外筒１０１の内壁に衝突して水になった後、外筒１０１の内壁に接して設けられたガイドＡ１０６の傾斜を滑り落ち、水吸上げ体１０４の外周に接して設けられたガイドＢ１０７に到達する。ガイドＢ１０７は水吸上げ体１０４と一緒に回転しており、水はその回転によって遠心力を得てガイドＢ１０７の縁から、再度、水滴として遠心方向に散布される。そして空気中の粉塵と衝突し、粉塵を捕集する。水滴は最終的に下に貯められた水１０３の中に落下して戻り、水吸上げ体によって吸上げられて散布され、粉塵を捕集することを繰り返す。

特表２００８−５４００８２号公報（第１図）

従来の装置は、ガイドＡからガイドＢに水を落下させて導くためにガイドＢの外周縁の大きさをガイドＡの中央に設けられた孔の大きさ以上にする必要があり、そのため上から下へと流れる空気は蛇行を余儀なくされる。そのため通気抵抗が非常に高くなってしまうという課題を有する。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、通気抵抗を大幅に下げながら高い集塵性能を有する集塵装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも内側面が逆円錐状を有し水を吸い上げる円筒管と該円筒管の上端部において遠心方向に水を噴霧する上端噴霧スリットとを有した回転水吸上げ体と、前記回転水吸上げ体を回転させるモーターと、前記回転水吸上げ体の外周から距離を置いて配置した円筒内壁と、通気孔および導水壁により形成した導水路を有し、直線的な通気を確保すると同時に前記円筒内壁に衝突して落下する水を前記円筒管の外周へ導く導水通気体と、前記円筒管の外周部に導かれた水を再度遠心方向に飛ばす遠心噴霧板とで構成された集塵装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、通気抵抗を大幅に下げながら高い捕集性能を有する集塵装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の集塵装置の側面断面図 同実施の形態１の集塵装置の斜視断面図 同実施の形態１の水噴霧集塵部の斜視図 同実施の形態１の水噴霧集塵部の斜視断面図 同実施の形態１の水噴霧集塵部の側面断面図 同実施の形態１の水噴霧集塵部の拡大断面図 同実施の形態１の円筒管の斜視図 同実施の形態１の円筒管の斜視断面図 同実施の形態１の軸接続体の斜視図 同実施の形態１の導水路の斜視図 同実施の形態１の導水通気体の斜視図 同実施の形態１の遠心噴霧板の斜視図 同実施の形態１の別の形状の遠心噴霧板の斜視図 従来の集塵塔の斜視断面図

本発明の請求項１に係る形態の集塵装置は、少なくとも内側面が逆円錐状を有し水を吸い上げる円筒管と該円筒管の上端部において遠心方向に水を噴霧する上端噴霧スリットとを有した回転水吸上げ体と、前記回転水吸上げ体を回転させるモーターと、前記回転水吸上げ体の外周から距離を置いて配置した円筒内壁と、通気孔および導水壁により形成した導水路を有し、直線的な通気を確保すると同時に前記円筒内壁に衝突して落下する水を前記円筒管の外周へ導く導水通気体と、前記円筒管の外周部に導かれた水を再度遠心方向に飛ばす遠心噴霧板とで構成されたものである。

これにより、空気の流れを邪魔せずに外筒内壁から円筒管外周へと水を導くことができるため、空気を上から下へと一直線に通すことができる。そのため通風時の圧力損失が低くなり、通気抵抗を大幅に下げながら高い捕集性能を実現することができる。

また、鉛直方向へ流れる空気に対して水平方向に水滴を飛ばす、すなわち対向ではなく横から空気中の塵と衝突させるため空気の流れを邪魔しない。

また、送水ポンプを使うことなく水を上へ運ぶことができ、また、十分な量かつ十分な運動エネルギー（すなわち高い速度）を有する水滴を通風領域に満遍なく均一に噴霧することができる。

また、請求項２に係る形態の集塵装置は、導水通気体、遠心噴霧板および外筒を一組として回転水吸上げ体の軸方向に多段に備えるものである。

これにより、水滴と空気の接触を複数回行うことができるので、高い捕集性能を実現することができる。

また、請求項３に係る形態の集塵装置は、遠心噴霧板の外周に連続的に設けた多数の突起を有するものである。

これにより、遠心噴霧板の端からの水切れを良くし、細かい水滴をより均一に通風領域へ散布することができるので、高い捕集性能を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の集塵装置１は、天面に空気流入口２を側面に送風機接続口３を備えた外側ケース４を備えている。外側ケース４には、水噴霧集塵部５が内蔵されている。外側ケース４は、内部を仕切り板６によって空気流入口２側のケース上部７と送風機接続口３側のケース下部８に区切られている。

仕切り板６の中央部において、水噴霧集塵部５がケース上部７とケース下部８を連通させている。図２に示すように、水噴霧集塵部５は、空気の流入口１７と空気の流出口１８とを有している。空気の流入口１７はケース上部７側に、空気の流出口１８はケース下部８側に開口している。

そして、空気の流れの上流側から順に空気流入口２、水噴霧集塵部５、送風機接続口３へと空気を流すことができる構造となっている。例えば、図には示していないが、送風機接続口３の下流側には送風機が接続されており、空気流入口２から入って水噴霧集塵部５の上から下へ（図５を参照）、そして送風機接続口３から出る方向に空気が流れるようにしている。

次に水噴霧集塵部５の構造について説明する。

図３、図４および図５に示すように水噴霧集塵部５は、上部にモーター支持台９に固定されたモーター１０を有し、下部に回転水吸上げ体１１と回転水吸上げ体１１の上部から下部に向けて所定の部分を囲む円筒内壁１２と回転水吸上げ体１１の下端に貯水１３を有している。

回転水吸上げ体１１は、図４に示すように、円筒管１４と軸接続体１５とを合体したものである。

モーター１０は、回転軸を下に向けて軸接続体１５と連結している。具体的には、図５に示すように、軸接続体１５の軸差込口１６にモーター１０の軸を差し込んで連結している。これにより、回転水吸上げ体１１はモーター１０の力を受けて回転することができる。

水噴霧集塵部５は、図４、５に示すように、モーター１０の下かつ上から見て中央の部分に円筒管１４を、円筒管１４の遠心方向に円筒内壁１２を有する。モーター１０本体と円筒内壁１２最上部の端面との間に間隔を設けて、空気の流入口１７を形成している。円筒内壁１２の下端は空気の流出口１８となっている。

円筒管１４は、図７および図８に示すように、上部にスリット下つば１９およびスリット生成突起２０を有している。また、図９に示す軸接続体１５は、軸差込口１６とスリット上つば２１を有している。円筒管１４と軸接続体１５とを合体するときに、スリット下つば１９とスリット上つば２１とを合わせて固定することで、図４から６に示すように、回転水吸上げ体１１に、スリット生成突起２０の高さ分の隙間を有した上端噴霧スリット２２を形成することができる。

図８に示すように、円筒管１４は、少なくとも内側面が逆円錐状を有し（以下内側面を傾斜内壁３１と呼ぶ）、回転することで該傾斜内壁３１に働く遠心力の作用で水を上方に吸い上げるものである。なお、円筒管１４の外側面は円錐状でなくてよい。

円筒内壁１２は、外筒２３と下部に設けた導水通気体２４を複数組連結して形成している。図６に示すように、最上段の外筒２３（以下、最上段の外筒２３を外筒３８とする）はフランジ３９を備えている。このフランジ３９は、図２に示すように、仕切り板６の上面側に固定している。

図６に示すように、外筒３８の下には導水通気体２４接続している。また、図５に示すように、外筒２３の上および下には導水通気体２４接続している。図１１に示すように、外筒２３には位置決め切り欠き４０備え、図１０に示す導水通気体２４に備えた突壁４１に合致させて接続するものである。

導水通気体２４は、図１０に示すように、円筒管１４が回転できるように中央部分が円形の空間４２となっている。図６に示すように、導水通気体２４は円筒管１４との間に落下隙間２５を形成している。

導水通気体２４は、図１０に示すように、導水路２９を備えた円盤体である。導水路２９は円盤体の外周部に沿った環状水路４３と、環状水路４３の所定間隔位置からそれぞれ円盤体の中心に向けて延設した直線水路４４を有している。限定はないが本実施の形態では直線水路４４は４本備えている。環状水路４３と直線水路４４は、導水壁２８によって水を円盤体の中心方向へ導くことができる。

また、導水通気体２４は、環状水路４３よりも内周側に直線水路４４と空間４２によって区切られた略扇形形状の通気孔３６が設けられている。通気孔３６は、円筒管１４の外側に位置し、空気を通過させる通風路を形成するものである。平面視（空気の通過方向から見て）における通気孔３６の総面積は、直線水路４４の総面積よりも大きくすることが重要である。

また、導水通気体２４は、環状水路４３において、一つの直線水路４４と隣接する直線水路４４の中心に相当する位置に該環状水路４３を横切る突壁４１を備えている。突壁４１は、導水通気体２４の両面に及ぶものである。外筒２３と導水通気体２４を接続するときに、外筒２３の位置決め切欠き４０と突壁４１を合致させて接続することで、空気の通過方向に通気孔３６を直線上に並べることができる。

水噴霧集塵部５内において、落下隙間２５の下には、図１１および図１２に示す遠心噴霧板２６が設けられる。遠心噴霧板２６は、円筒管１４とつながっており、円筒管１４と一緒に回転するものである。上から上端噴霧スリット２２、上端噴霧スリット２２を囲む外筒２３、導水通気体２４の一組を１段目とし、２段目以降は１段分が遠心噴霧板２６、遠心噴霧板２６を囲む外筒２３、導水通気体２４の一組で形成され、本実施の形態では５段分が設けられている。ちなみに５段目（最下段）の導水通気体２４は外筒円筒管固定体２７に置き換えられている。

外筒円筒管固定体２７は、図１０に示す導水通気体２４の構成に対して、導水壁２８を省いたものである。すなわち、導水壁２８によって形成される導水路２９を有しないものである。これにより、外筒円筒管固定体２７の中央部に軸受け３０を設けることで外筒２３と円筒管１４の位置を固定し、円筒管１４が軸ぶれせず安定して回転できるようにしている。軸受け３０は内部にボールベアリングを有しており、外側の円筒側面に対して内側の円筒側面が円滑に回転する。そのため円筒管１４は摩擦を受けることなく円滑に回転する。

外側ケース４の底には貯水１３が貯められており、図２および図５に示すように円筒管１４の下部先端が貯水１３に浸かっている。

上記構成において、モーター１０を動作さて円筒管１４を回転させると、図５に示すように、円筒管１４の傾斜内壁３１を駆け上がって上へと向かう（図５、実線Ｂで示す）。また、図８に示すように、傾斜内壁３１には内壁突起３２が設けられているので、水の駆け上がりが促進される。上へと駆け上がった水は、最終的に円筒管１４の最上部に達し、図６に示す軸接続体１５のスリット上つば２１によって水平方向へと向きを変えて上端噴霧スリット２２から水平３６０度にわたって遠心方向に放射状に均一に噴霧される。

水は、図６に示すように、回転による遠心力でスリット下つば１９およびスリット上つば２１の縁から引きちぎられるので、水滴３３になって上端噴霧スリット２２から水平方向に放射状に飛散させることができる。水平方向に飛散させた水滴３３は上から下へと鉛直に流れる空気（図５、破線Ａで示す）に対し横方向から衝突し、空気中の粉塵と結合する。すなわち粉塵と結合することで水滴３３に粉塵を捕集することができる。粉塵を捕集した水滴３３は円筒内壁１２（外筒２３の内壁）へ達し、他の水滴３３と結合することで水の塊となる。外筒２３の内壁に当たって水になった水滴３３は導水通気体２４の導水路２９によって、上から見て外筒２３の内壁から中心部へと戻され、円筒管１４と導水通気体２４の作る落下隙間２５を通って下へ落ちる。水が落ちた先には円筒管１４の外周に設けた遠心噴霧板２６があり、遠心噴霧板２６は、円筒管１４とともに回転しているので、遠心力を受けて再度、水滴３３となって遠心方向へ噴霧される。

空気の通過方向に通気孔３６を直線上に並べているので、上から下への直線的な通気とを確保している。そのため通気抵抗を大幅に下げながら高い集塵効率を得ることが可能となる。

最下段の外筒２３を通過した空気は清浄な空気として送風機接続口３から集塵装置１の外へと供給される。また、最下段において円筒内壁１２に到達した水は、導水壁２８に導かれることなく、水噴霧集塵部５から落下して貯水１３へと戻り、再度、円筒管１４の下部先端から傾斜内壁３１を駆け上がって上端噴霧スリット２２から水滴３３として噴霧され、空気中の粉塵を捕集することを繰り返す。

本実施の形態では上端噴霧スリット２２もしくは遠心噴霧板２６と外筒２３および導水通気体２４とで構成される一組が５段分設けられており、遠心方向へ均一に噴霧された水滴３３による横からの衝突捕集が通過する空気に対して計５回行われる。遠心方向に均一に水滴３３を噴霧すると同時に鉛直方向に段数を増やして回数を多くすることでより高い集塵性能を得ることができる。

また、遠心噴霧板２６として図１２に示すような遠心噴霧板２６の外周３４に突起状縁３５を有するものを用いると、縁から細かい水滴３３がより均一に出やすくなり、高い集塵性能を得ることができる。突起状縁３５は、一例をあげると遠心噴霧板２６の外周３４において、多数の三角形状を連続的に配置し、かつ三角形の頂点を最外周部に配置したものである。多数の三角形状は、それぞれ頂点に水滴３３を集め、回転する遠心噴霧板２６が受ける遠心力によって水滴３３を散布するので、三角形状の数は、多ければ多いほど、また小さければ小さいほど、細かい水滴３３をより均一に出やすくなる。

本開示にかかる集塵装置は大幅に低い圧力損失で高い集塵性能を有する。また、集塵しながら常に洗浄されるため高い集塵性能を常に維持できる。そのため室内で空気を循環する際、または室外の空気を室内に入れる際に空気を浄化する装置として有用である。

１ 集塵装置
２ 空気流入口
３ 送風機接続口
４ 外側ケース
５ 水噴霧集塵部
６ 仕切り板
７ ケース上部
８ ケース下部
９ モーター支持台
１０ モーター
１１ 回転水吸上げ体
１２ 円筒内壁
１３ 貯水
１４ 円筒管
１５ 軸接続体
１６ 軸差込口
１７ 流入口
１８ 流出口
１９ スリット下つば
２０ スリット生成突起
２１ スリット上つば
２２ 上端噴霧スリット
２３ 外筒
２４ 導水通気体
２５ 落下隙間
２６ 遠心噴霧板
２７ 外筒円筒管固定体
２８ 導水壁
２９ 導水路
３０ 軸受け
３１ 傾斜内壁
３２ 内壁突起
３３ 水滴
３４ 外周
３５ 突起状縁
３６ 通気孔
３８ 外筒
３９ フランジ
４０ 位置決め切欠き
４１ 突壁
４２ 空間
４３ 環状水路
４４ 直線水路

Claims (3)

1. 少なくとも内側面が逆円錐状を有し水を吸い上げる円筒管と該円筒管の上端部において遠心方向に水を噴霧する上端噴霧スリットとを有した回転水吸上げ体と、
   前記回転水吸上げ体を回転させるモーターと、
   前記回転水吸上げ体の外周から距離を置いて配置した円筒内壁と、
   通気孔および導水壁による導水路を有し、直線的な通気を確保すると同時に前記円筒内壁に衝突して落下する水を前記円筒管の外周へ導く導水通気体と、
   前記円筒管の外周部に導かれた水を再度遠心方向に飛ばす遠心噴霧板と
   で構成された集塵装置。
2. 導水通気体、遠心噴霧板および外筒を一組として回転水吸上げ体の軸方向に多段に備えることを特徴とする請求項１記載の集塵装置。
3. 遠心噴霧板の外周に連続的に設けた多数の突起を有する請求項１および２記載の集塵装置。