JPH08173740A

JPH08173740A - ミスト除去装置

Info

Publication number: JPH08173740A
Application number: JP6325691A
Authority: JP
Inventors: Dahi Go; 馳飛呉; Ichiro Igarashi; 一郎五十嵐
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】各種の粒径のミストを含むミスト含有ガスか
ら、ミストを効率良く分離除去することができ、しかも
ミスト含有ガスの流れが断続的である場合にも目詰まり
が起こり難く、長期間にわたって使用することができる
ミスト除去装置を提供する。【構成】ミスト含有ガス流の流入管１を備えた気密室
５と、流入管１と軸中心線を一致させ且つ入口が流入管
１の出口とスリット間隔を隔て気密室５内に開口した第
１流路管２と、第１流路管２内に設けた邪魔板７及び邪
魔板７の下流に設けた第１のフィルター８と、入口が気
密室５内に開口した第２流路管３と、第２流路管３内に
設けた前記第１のフィルター８よりも圧力損失の小さい
第２のフィルター９とを備えたミスト除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体中に浮遊する微小
な液滴であるミストを分離除去するミスト除去装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】各種工業プロセスで発生する液滴やミス
ト、内燃機関のブローバイガスや空気駆動装置の圧縮空
気中のオイルミスト等の気体中に浮遊する液滴ないしミ
ストの中でも、粒径が約２０μｍ以上の液滴は、自然沈
降を利用して捕集する重力分離装置、又は気体の流路に
挿入した邪魔板等の障害物に衝突させて捕集する慣性分
離装置によって、ほぼ完全に分離除去することが可能で
ある。

【０００３】しかし、粒径が１０〜２０μｍ以下のミス
トと呼ばれる微小な液滴は、重力分離装置や慣性分離装
置によって分離することが困難である。特に、自動車エ
ンジン等の内燃機関におけるブローバイガスに含まれる
オイルミストについては、粒径が１μｍ程度又はそれ以
下と極めて微細であるため、重力や慣性力を利用した除
去装置では分離除去できない。

【０００４】かかるミストの分離には、濾材によって捕
集する濾過分離装置、あるいは気体とミストの間に相対
的運動を起こさせて分離する装置、代表的には遠心力を
利用した分離装置（サイクロン）が使用されていた。と
ころが、濾過分離装置では、気体の流路に濾布や繊維充
填層等の炉材を配置するので、分離効率は高くなるもの
の、圧力損失が大きくなり又目詰まりを起こりやすい。
一方、サイクロン分離装置では、逆に圧力損失は小さく
且つ目詰まりも起こり難いが、大きな遠心力か十分長い
滞留時間を与えないと約１μｍ以下の微細なミストの分
離ができない欠点があった。

【０００５】又、荷電粒子は電場内においてその極性と
反対極性の電極の方向に移動する性質があるが、この静
電気力を利用してミストを分離する電気分離装置も知ら
れている。しかし、この装置は微細なミストの分離が可
能であるが、ミストが帯電していなければ利用すること
ができないという大きな欠点があるため、通常の電荷を
有しないオイルミストをこの電気分離装置より分離する
ことはできなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、気体中の
微小な液滴やミストを分離する従来のミスト分離装置で
は、分離効率を高めると圧力損失や目詰まりが生じやす
く、逆に圧力損失及び目詰まりを低減させると分離効率
が低下するという状況にあり、比較的簡単な装置で、圧
力損失及び目詰まりがなく、高い分離効率でミストを分
離除去することは困難な現状であった。

【０００７】このような状況の下で、本発明者らは、特
願平６−２７６０２２号において、気体中のミストを捕
集して粗粒化し、粗粒ミストないし液滴として気体中に
再飛散させる粗粒化フィルターを提案し、更に特願平６
−２５１２７９号において、粗粒化フィルターを従来の
ミスト分離装置と組み合わせることにより、粗粒化フィ
ルターから再飛散した粗粒ミストないし液滴を気体から
分離するミスト除去装置を提案した。

【０００８】しかしながら、上記粗粒化フィルターの機
能は、エンジン等の運転により気流が連続的に流れてい
る間は何ら支障なく発揮されるが、運転停止等により気
流の流れが止まると、付着したミストが連なって油膜又
は液膜となり、粗粒化フィルターの繊維から離れ難くな
る。このため、この油膜や液膜による目詰まりが起こり
やすく、運転を再開したとき圧力損失が急激に増大し、
捕集効率が低下する等の不都合がある。

【０００９】しかも、ブローバイガス中のオイルミスト
等の一般のミストには微粒から粗粒まで各種の粒径のミ
ストが含まれているのが通常であり、更にはスラッジ等
の粗大な異物が含まれることもある。その結果、粗大な
ミストが付着したまま気流の流れが停止すると目詰まり
が一層激しくなり、又異物が粗大化フィルターに付着す
るとによっても目詰まりが発生する。

【００１０】このため、運転と停止を繰り返す自動車エ
ンジンのブローバイガスのように、ミスト含有ガスの流
れが断続的な場合には、目詰まりが発生しやすく、従っ
て粗粒化フィルターの寿命が短くなりやすい。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑み、各種の粒径
のミストを含むミスト含有ガスからミストを効率良く分
離除去することができ、しかもミスト含有ガスの流れが
断続的である場合にも目詰まりが起こり難く、長期間に
わたって使用することができるミスト除去装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提案するミスト除去装置は、ミスト含有ガ
ス流の流入管を備えた気密室と、流入管と軸中心線を一
致させ且つ入口が流入管出口とスリット間隔を隔て気密
室内に開口した第１流路管と、第１流路管内に設けた邪
魔板及び邪魔板の下流に設けた第１のフィルターと、入
口が気密室内に開口した第２流路管と、第２流路管内に
設けた前記第１のフィルターよりも圧力損失の小さい第
２のフィルターとを備えたことを特徴とする。

【００１３】前記本発明のミスト除去装置に用いる第２
のフィルターは、特願平６−２７６０２２号により本発
明者らが先に提案した粗粒化フィルター、即ち、長さ方
向にほぼ平行に且つ互いに間隔をおいて配列した複数の
単繊維又は繊維糸からなり、気体中のミストを捕集して
粗粒化し、粗粒ミストないし液滴として気体中に再飛散
させる粗粒化フィルターであることが好ましい。又、粗
粒化フィルターの単繊維又は繊維糸の直径は１００μｍ
以下であり、その充填率は５％以下であることが好まし
い。

【００１４】ここで、単繊維とは絹や化学繊維等のフィ
ラメント及び木綿や羊毛あるいは化学繊維等の短繊維
（ステープル）を含む意味であり、繊維糸とはこれらの
単繊維を数本集めて撚りをかけ若しくは紡績した糸を意
味する。繊維糸は１種類の単繊維からなるもののほか、
２種類以上の単繊維からなっていても良い。

【００１５】

【作用】本発明のミスト除去装置においては、流入管の
出口とその軸中心線を一致させた第１流路管の入口とが
スリット間隔を隔てて配置されてるので、吸引等の圧力
により流入管を流れてきたミスト含有ガス流が全て第１
流路管に流れ込むのではなく、大部分は気密室内に流れ
て第２流路管に入る。その際、ミスト含有ガス流の中心
部のミストは粒径に拘らず直進して第１流路管に入る
が、それ以外の部分のミストは粒径により流れる方向が
変化する。

【００１６】簡単にするため図３を用いて説明すると、
ミスト含有ガス流は、第１流路管２及び第２流路管３側
から吸引されて流入管１内を流れ、その出口に達する。
その時、ミスト含有ガス流の中心部に存在するミストは
粒径に拘らずガス流中心部の流れに乗って第１流路管２
に流入するが、中心部以外に存在するミストの流れは粒
径によって異なる。

【００１７】即ち、粒径の大きなミストは大きな慣性力
により直進して第１流路管２に流入する。一方、粒径の
小さなミストは流入管１の出口と第１流路管２の入口の
間のスリット４から気密室５内に流出し、吸引されて第
２流路管３に流れ込む。又、中間の粒径のミストは上記
のいずれかの流れのほか、第１流路管２の管壁に衝突す
るものも多い。このようなガス流の流れを作るために、
第２のフィルターの圧力損失を第１のフィルターのそれ
よりも小さくして、第２流路管の流量を第１流路管の流
量よりも大きくする必要がある。

【００１８】これら粒径の違いによるミストの分級は、
流入管１の内径Ｄ₁と第１流路管２の内径Ｄ₂（Ｄ₁＝Ｄ₂
の場合が多い）、スリット間隔Ｓ、及びミスト含有ガ流
の流量、即ち流入管１の流量Ｑ₁、第１流路管２の流量
Ｑ₂、第２流路管３の流量Ｑ₃により、制御することが可
能である。尚、ミスト含有ガス流の各流量は、吸引の程
度、第１及び第２流路管２、３に配置するフィルターに
よる圧力損失の程度等により調節する。

【００１９】実際に、図３の装置を用いて、粒径の異な
るミストを含有するガス流の分級の状態を確認した。こ
の分級試験において、流入管内径Ｄ₁＝第１流路管内径
Ｄ₂＝１０ｍｍ、スリット間隔Ｓ＝２.３ｍｍ、流入管流
量Ｑ₁＝１２８.３リットル／分、第１流路管流量Ｑ₂＝
２８.３リットル／分、第２流路管流量Ｑ₃＝１００リッ
トル／分に設定した。

【００２０】又、ミスト含有ガスは市販のミスト発生装
置を用いて、エアー圧２.３ｋｇｆ／ｃｍ²、油滴のショ
ット数４ショット／分、油温３０℃の条件で発生させた
オイルミストを含むものである。このオイルミストの中
位径ｄ₅₀（重量積算で５０％に位置する粒径）は１.３
〜１.４μｍである。尚、オイルミストの粒径とその量
の測定は、東京ダイレック（株）製のインパクター方式
によるエアロゾル粒度分布測定器（ＭＯＤＥＬＡＮ−
２１００）を使用し、所定の粒径毎に設置された捕集板
に捕集された粒子の捕集量を測定することにより行っ
た。

【００２１】上記の分級試験の結果を図４に示す。図４
のグラフにおいて、実線はスリット４から流出し第２流
路管３から得られたミスト、及び破線は第１流路管２か
ら得られたミストを示す。第１流路管２に入るミストの
粒径は、第２流路管３に入るミストの粒径よりも大きい
ものが多いことが分かる。

【００２２】本発明によれば、上記のごとく、第１流路
管には主に粒径の大きなミストを流入させ、第２流路管
には主に粒径の小さなミストを流入させることができ
る。その結果、第１流路管内に流入したミストのうち粒
径の大きなミストは、慣性力により邪魔板に衝突して除
去され、邪魔板に衝突しなかったミストは第１のフィル
ターにより捕集される。一方、第２流路管に流入した主
に粒径の小さいミストは、そのまま第２のフィルターに
より捕集される。

【００２３】第１のフィルターは、圧力損失の大きな通
常のフィルターで良く、例えば布や織物からなるフィル
ター、各種繊維を充填したフィルター、多孔性膜からな
るいわゆるメンブレンフィルター等を用いることができ
る。

【００２４】一方、第２のフィルターは第１のフィルタ
ーよりも圧力損失の小さなフィルターでなければならな
い。従って、第２のフィルターは第２流路管の軸方向に
沿って複数配列されていることが望ましい。又、第２の
フィルターは充填率を低くした布や織物のフィルター又
は繊維を充填したフィルター等であっても良いが、前記
した粗粒化フィルターが好ましい。

【００２５】第２流路管に流入する粒径が小さなミスト
は、圧力損失の小さな即ち目の粗いフィルターで完全に
捕集することが難しいが、粗粒化フィルターによれば、
粒径の小さなミストが付着して粗粒化フィルター上で合
体又は合一し、粒径の大きな粗粒ミストとなって再飛散
させることができる。従って、微細なミストであって
も、粒径の大きな粗粒ミストになるので、その下流に邪
魔板を配置することにより、ミストを完全に除去するこ
とが可能である。

【００２６】好ましい粗粒化フィルターの構造は、複数
の単繊維又は繊維糸が一平面上で長さ方向に平行に且つ
互いに間隔をおいてすだれ状に配列し、夫々その両端で
固定されているか、又は各単繊維又は繊維糸に対してほ
ぼ直角方向に配列した単繊維又は繊維糸からなる糸状支
持材により固定され且つ両端が解放されている構造であ
る。

【００２７】粗粒化フィルターを構成する単繊維又は繊
維糸は、特に限定はなく、例えば、木綿、麻、羊毛、絹
等の天然繊維、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の
半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、アラミド等の有機合成繊
維、又はガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック
ス繊維等の無機合成繊維であって良い。中でも、これら
の繊維のモノフィラメント又は紡績糸が好ましい。紡績
糸は糸の周囲に単繊維が多数突き出ているので、ミスト
の捕集に適している。

【００２８】粗粒化フィルターの捕集効率を高めるため
には、捕集体を構成する単繊維又は繊維糸の太さを小さ
くすること、充填率を大きくすること、又はガス流れ通
過速度を大きくすることが有効である。しかし、充填率
を大きくすると圧力損失が増大し、又目詰まりが発生し
やすくなるので、圧力損失が少なく且つ目詰まりを起こ
すことなく、高い捕集効率が達成できるように、単繊維
又は繊維糸の太さ及び充填率を考慮してその配列と配置
を選択する。又、互いに隣接する粗粒化フィルターの間
で、各すだれ状繊維層の単繊維又は繊維糸が、ガス流の
流れ方向に対して互いに重ならないように配列し、又は
配置することが好ましい。

【００２９】

【実施例】本発明によるミスト除去装置の一具体例とし
て、図１の装置を作製した。このミスト除去装置は、ア
クリル樹脂製の円筒体６の片側の側面にミスト含有ガス
流の流入管１を備え、この流入管１と軸中心線を一致さ
せて円筒体６の内部に第１流路管２を配置してある。流
入管１の内径と第１流路管２の入口の内径は共に１０ｍ
ｍとし、流入管１の出口と第１流路管２の入口の間のス
リット４の間隔は２ｍｍに設定した。

【００３０】第１流路管２の内部には、上流側に邪魔板
７を配置し、邪魔板７の下流に織物からなる第１のフィ
ルター８が配置してある。邪魔板７はナイロン樹脂板か
らなり、その半径は第１流路管２の内径と同じ１５ｍｍ
であって、その上部が頂点から３ｍｍだけ半円状に切り
欠いてある。又、第１のフィルター８は、直径４０μｍ
の緯糸４２３本／インチと直径４０μｍの２本撚りした
縦糸２５４本／インチのポリエステル織物からなってい
る。

【００３１】又、円筒体６の内部は第１流路管２の途中
で隔壁により仕切られ、隔壁のスリット４側の気密室５
に第２流路管３が開口している。第２流路管３の内径は
１２ｍｍであり、その内部には前記第１のフィルター８
よりも圧力損失の小さい第２のフィルター９として、粗
粒化フィルターが１８層（長さ５０ｍｍ）配置してあ
る。

【００３２】各粗粒化フィルターは、図２に示すよう
に、緯糸である直径３０μｍのナイロンモノフィラメン
ト１２を一平面上で長さ方向に平行に且つ１８μｍの間
隔で配列し、各ナイロンモノフィラメント１２に対して
直角方向に配列した直系３０μｍのナイロンモノフィラ
メントからなる３本の糸状支持材１３により、各ナイロ
ンモノフィラメント１２をダイロッド織りして固定し、
且つ各ナイロンモノフィラメント１２の両端を解放した
すだれ状繊維層からなり、２つのすだれ状繊維層を５ｍ
ｍの間隔で平行させ且つ各ナイロンモノフィラメント１
２ができるだけ重ならないように一平面上に配置して、
直径１２ｍｍの枠体１４に固定したものである。

【００３３】更に、第１流路管２の出口に対向して、半
径１０ｍｍの吸引管１１が円筒体６に取付てある。又、
円筒体６の内部で第２流路管３の出口には、吸引管１１
の入口に達する半径５０ｍｍの邪魔板１０が配置してあ
る。

【００３４】上記のミスト除去装置に、市販のミスト発
生装置で発生させたオイルミスト含有ガスを、吸引管１
１から吸引することにより供給した。使用したオイルミ
スト発生装置は、ＴＡＣＯ（株）製のミクロンルブＣ
ＰＳ潤滑ユニットである。オイルとして出光興産（株）
のダフニースーパーマルチ３２を使用し、このオイル中
にＪＩＳＺ８９０１第５種のフライアッシュ（中位
径１３〜１７μｍ）を分散させて用いた。

【００３５】オイルミストの発生条件は、エアー圧１.
５ｋｇｆ／ｃｍ²、油滴のショット数４ショット／分、
油温３０℃として、中位径１４.６μｍのダストと中位
径１.４５μｍのオイルミストが混合したエアロゾルを
発生させた。

【００３６】このエアロゾル（オイルミスト含有ガス）
を、上記ミスト除去装置の流入管１から８時間流入させ
た後、１６時間休止するサイクルを７日間続け、捕集性
能を評価した。尚、エアロゾル流入中の気密室５内の温
度は約３０℃であり、休止中の気密室５内の温度は−１
０℃に保持した。

【００３７】又、比較例として、上記と同じ１８層の粗
粒化フィルターとを備えた流路管と、流路管の出口に配
置した上記と同じ邪魔板とを、流入管と吸引管を備えた
円筒体内に配置したミスト除去装置を使用し、上記と同
じエアロゾルを流入管に同じ条件で流入させ、上記と同
じサイクルで装置の捕集性能を評価した。得られた結果
を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】この結果から、ミストを予め分級して粗粒
化フィルターと通常のフィルター等で除去する本発明の
ミスト除去装置は、ミストを分級することなく粗粒化フ
ィルター等で除去する装置に比べて、捕集効率と圧力損
失の経時的変化が極めて少なく、長寿命であることが分
かる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のミスト除去装置によれば、各種
の粒径のミストを含むミスト含有ガスから、全てのミス
トを効率良く分離除去することができる。しかも、本発
明のミスト除去装置は、ミスト含有ガスの流れが断続的
である場合にも目詰まりが起こり難く、長期間にわたっ
て使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるミスト除去装置の一具体例を示
す概略の断面図である。

【図２】本発明のミスト除去装置に用いる粗粒化フィル
ターの一具体例を示す概略の正面図である。

【図３】本発明のミスト除去装置による分級作用を説明
するための装置の概略断面図である。

【図４】前記図３の装置による分級前後のミスト粒径の
分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１流入管２第１流路管３第２流路管４スリット５気密室６円筒体７邪魔板８第１のフィルター９第２のフィルター１０邪魔板１１吸引管１２ナイロンモノフィラメント１３糸状支持材１４枠体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミスト含有ガス流の流入管を備えた気密
室と、流入管と軸中心線を一致させ且つ入口が流入管出
口とスリット間隔を隔て気密室内に開口した第１流路管
と、第１流路管内に設けた邪魔板及び邪魔板の下流に設
けた第１のフィルターと、入口が気密室内に開口した第
２流路管と、第２流路管内に設けた前記第１のフィルタ
ーよりも圧力損失の小さい第２のフィルターとを備えた
ことを特徴とするミスト除去装置。
【請求項２】前記第２のフィルターが、長さ方向にほ
ぼ平行に且つ互いに間隔をおいて配列した複数の単繊維
又は繊維糸からなり、気体中のミストを捕集して粗粒化
し、粗粒ミストないし液滴として気体中に再飛散させる
粗粒化フィルターであることを特徴とする、請求項１に
記載のミスト除去装置。
【請求項３】前記粗粒化フィルターの複数の単繊維又
は繊維糸が、一平面上で長さ方向に平行に且つ互いに間
隔をおいてすだれ状に配列し、夫々その両端で固定され
ているか、又は各単繊維又は繊維糸に対してほぼ直角方
向に配列した単繊維又は繊維糸からなる糸状支持材によ
り固定され且つ両端が解放されていることを特徴とす
る、請求項２に記載のミスト除去装置。
【請求項４】前記第２のフィルターが、第２流路管の
軸方向に沿って複数配列されていることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載のミスト除去装置。
【請求項５】第２のフィルターが粗粒化フィルターで
あり、その粗粒化フィルターの下流に邪魔板を配置した
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載のミ
スト除去装置。