JPH1151576A - トラップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラップ効率を向上させガス中の粒子をより
確実に捕捉することができるトラップ装置を提供する。 【解決手段】 本体１内のガスの流路に臨んで旋回空間
Ｓを設け、ガスを順次冷却板３にて冷却するのに加え、
さらに粒子の一部を旋回空間Ｓに導入しガス中の粒子を
捕捉するようにしているので、トラップ効率を従来と比
べて確実に向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純化炉を始め、焼
成炉、真空焼結炉など各種の炉から放出されるガス中の
凝縮、昇華物等の捕捉装置として好適に利用されるトラ
ップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金属及びセラミック等の各種焼
結材料は、周知のように、原料粉末を目的形状に成形し
た後高温で焼結して製造される。しかして、まず原料粉
末から粉末成形品を造る段階では、粉末粒子の成形性を
確保する必要等から種々のバインダが加えられる。反
面、焼結工程においてはこのバインダが焼結品に種々の
悪影響を及ぼす有害物質として作用することになるた
め、粉末成型品を焼結するに当たっては、その前処理と
して成型品中に含まれるバインダを除去しておかなけれ
ばならない。そこで、この種の焼結炉では、そのバイン
ダ除去工程時に成形品から発生するバインダの蒸気を含
むガスからバインダを回収する為にトラップ装置を付帯
している。

【０００３】このトラップ装置は、排気ラインに介在さ
れて、バインダを含んだ流通ガスの中からバインダを凝
縮、昇華させて分離し、真空ポンプ側への排気ライン中
にバインダが混入するのを防止する役目を果たす。従
来、この種のトラップ装置は、バインダを含んだガスを
流通させる本体内に複数の冷却面を配設し、各冷却面に
バインダを捕捉させるように構成しているのが一般的で
ある。

【０００４】具体的に説明すると、従来のトラップ装置
は、図１０〜図１１に示すように、本体１内にガス中の
バインダを凝縮又は昇華し得る温度に保つ冷却パイプ２
を配設し、前記冷却パイプ２にて冷却される冷却板３０
３を複数枚配設し、前記冷却板３０３と本体１の内周１
ｃとの間にノズル部３０４を設けてなるものである。そ
して、トラップ装置内にガスを導入し本体１内のノズル
部３０４を順次通過させてガスを冷却しガス中のバイン
ダを捕捉するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のトラップ装置においても、凝縮しにくいバイ
ンダや、成型品から発生する不純物の蒸気が含まれる場
合には、昇華した細かなダストがガス中に残留したまま
下流の真空ポンプ側に流れ込むことが往々にしてあっ
た。そして、これらのガス中に残留したダストが配管内
のバルブの開閉を阻害したり、真空ポンプ内に吸引され
そのオイルに混入してポンプ性能を劣化あるいは作動不
能に至らしめる等の不具合を生じていた。さらに、ダス
トを含んだガスが大気に放出されることにより大気が汚
染されるなど、一層深刻な事態に発展する危険性も伴う
ものであった。

【０００６】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、凝縮物や昇華物を含むガス中からよ
り効率良く粒子を捕捉し得るようにしたトラップ装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成のトラップ装置を採用
したものである。すなわち、本発明のトラップ装置は、
ガス中の成分を冷却により凝縮又は昇華し得る温度に保
たれる複数の冷却面を有する本体と、前記本体の冷却面
に設けられ粒子を含んだガスを順次通過させるノズル部
とを具備してなり、ガスを冷却しつつガス中の粒子を捕
捉するトラップ装置において、前記ノズル部の流れに並
向して開口する旋回空間を設け、ノズル部においてガス
の主流の方向を換えると共に前記旋回空間内に粒子の一
部を導入するようにしたことを特徴とする。

【０００８】このような構成のものであると、ガス中の
成分は、本体内を流通する際、ノズル部を通過する時に
断熱膨脹によって自冷し、或いは冷却面に衝突すること
により冷却されて、凝縮又は昇華しミスト又はダスト状
の粒子になり、一部は冷却面に捕捉される。一方、ガス
中の粒子の一部は、ノズル部を通過する際に主流の方向
が換わるため慣性力を受けて主流から分流し、前記旋回
空間に導かれ、該空間内を旋回する。この旋回中に、ガ
ス中に含まれる粒子は、ガス中の他の気体分子に比べて
分子量が大きいため遠心力により外側に飛ばされ、かつ
旋回中に粒同士が集合することにより成長して、重力に
より下方に落下して捕捉される。

【０００９】このように、ガスを順次冷却面にて冷却す
るのに加え、ノズル部においてガスの主流の方向を換
え、粒子の一部を旋回空間に引き込み粒子の効果的な捕
捉を行っているので、従来に比べてトラップ効率を確実
に向上させることが可能となる。

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図４
を参照して説明する。なお、従来例と同様の構造を有す
る部分には、図１０〜図１１と同様の符号を付すもので
ある。また、本実施例では、ガス中に含まれる不純物で
ある粒子が凝縮性のみでなく昇華性を有する場合につい
て説明する。

【００１０】このトラップ装置は、焼結炉と外部の真空
ポンプを接続する排気ラインに介在され、ガスの中から
凝縮分や昇華分を分離し、真空ポンプへこれら粒子が流
入するのを防止するものである。すなわち、このトラッ
プ装置は、図１及び図２に示すように、一端１ａを焼結
炉の排気口に接続され、他端１ｂを真空ポンプに接続さ
れる円筒状の本体１と、前記本体１内に長手方向に沿っ
て挿入された冷却パイプ２と、前記冷却パイプ２に支持
された冷却面である複数の冷却板３とを具備してなる。

【００１１】冷却パイプ２は、内部に冷却水を流通する
ことにより冷却板３を冷却するものである。冷却板３
は、図２及び図３に示すように、本体１の軸方向に等間
隔で交互に配置された略円盤状の金属製の薄板からなる
もので、一端部に本体１内に取着した際に仕切板５との
間に略長方形の開口部を持つノズル部４を形成する。仕
切板５は、前記冷却板３の一端部と対向する他端部に本
体１の長手方向に沿って表裏両面から突設されているも
のである。この冷却板３は、図４に示すように、隣設す
る冷却板３のノズル部４同士が交互に左右対称に開口す
るように配設され、本体１内に導入されたガスを順次流
通させ、またその方向を換えるように構成されている。
また、前記ノズル部４に対向させて開口部６を配置して
前記本体１の内周１ｃと仕切板５に包囲される位置に旋
回空間Ｓを設け、この旋回空間Ｓ内に粒子の一部を導入
して旋回させるようにしている。

【００１２】このような構成のものであると、図４に示
すように、ガスは、本体１内を順次通過し、ノズル部４
を通過する時に断熱膨脹により自冷するとともに、冷却
板３に衝突することにより冷却されて粒子の一部は凝固
して冷却板３に固着する。一方、ガス中の粒子は、ノズ
ル部４を通過する時にガスの主流の方向が換わるため慣
性力を受けて主流から分流し、旋回空間Ｓに導かれる。
そして、該旋回空間Ｓ内のガスは主流の影響を受けて旋
回する。この旋回中に、ガス中に含まれる粒子は、ガス
中の他の気体分子に比べて分子量が大きいため遠心力に
より外側に飛ばされて分離されるとともに、粒同士が集
合して成長することにより重力で落下し、旋回空間Ｓの
下方に捕捉される。

【００１３】このように、ガスの主流を冷却板３により
冷却して捕捉するのに加え、さらに粒子を旋回空間Ｓに
引き込み旋回させることにより粒子の有効な捕捉を行っ
ているので、従来と比べてトラップ効率を確実に向上さ
せることが可能になる。例えば、各段のノズル部４にお
いて捕捉されず通過する粒子の割合が６０％であるとし
ても、ノズル部４を本体１内に９ヶ所設置すれば、全て
のノズル部４を通過する粒子の割合は（０．６）の９
乗、すなわち高々１％程度にまで低減することができ
る。

【００１４】そして、冷却板３及び仕切板５は、冷却パ
イプ２とともに本体１から容易に抜き取ることができる
ので、冷却板３や本体１の内周１ｃに固着した粒子も容
易に除去することが可能となる。なお、上述した実施例
では、凝縮性又は昇華性を有する粒子の捕捉について説
明をおこなったが、捕捉される粒子の３相状態が明確な
場合には、本体１を適切な温度に加熱することにより、
粒子を液相の状態でタンクに回収することもできる。こ
の場合には、図２及び図３に示すように、冷却板３の下
端に切り欠き７を設けておき、本体１をタンクに傾斜さ
せて配設することにより、前記切り欠き７を介して粒子
を液相状態でタンクに回収することができる。

【００１５】一方、ガスの成分が主に昇華性を有するも
のである場合には、本体１を外部から冷却することによ
り昇華が進みトラップ効率を向上させることができる。
また、各部の具体的な構成は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、例えば、以下のような変形例が挙げ
られる。まず、第１変形例について図５及び図６を参照
して説明する。

【００１６】このものは、図５に示すように、上記実施
例とほぼ同様の構造を有し、上記実施例と同様に、本体
１内に導入されたガスを順次流通させ得るように構成し
たものであるが、冷却板、仕切り板の構造を異にするも
のである。なお、上記実施例と同様の構造を有する部分
には、同様の符号を付し具体的な説明を省略するもので
ある。

【００１７】この冷却板１０３は、図６に示すように、
上述した実施例の冷却板３においてノズル部１０４を略
半円環状とし、仕切板１０５に開口部１０６を設けると
ともに仕切板１０５を下方まで延長して旋回空間Ｓの下
方によどみ部１０７を設けたものである。このような構
成のものであると、よどみ部１０７においてはガスの旋
回速度が遅くなり、昇華物を多く含むガスに対してより
確実なトラップ効率の向上が計られる。

【００１８】次に、第２変形例について図７〜図９を参
照して説明する。なお、上記実施例と同様の構造を有す
る部分には、同様の符号を付し具体的な説明を省略する
ものである。このトラップ装置は、図７に示すように、
円筒状の本体１内に冷却パイプ２を配設し、前記冷却パ
イプ２に２種類の冷却板２０３Ａ、２０３Ｂを交互に配
置して、上記実施例と同様に、本体１内に導入されたガ
スを順次流通させ得るように構成したものであり、上記
実施例とは冷却板、仕切り板の構造を異にするものであ
る。

【００１９】詳述すると、冷却板２０３Ａは、図８に示
すように、円盤状の薄板の下端部に略半円環状の切り欠
きを設けて、その切り欠きに本体１の長手方向に伸びる
半円筒状の仕切り板２０５を添接しているものであり、
前記略半円環状の切り欠きの左右端部をさらに内方に切
り欠いてノズル部２０４Ａを形成している。仕切板２０
５は、前記ノズル部２０４Ａの対向箇所に開口部２０６
を有し、本体１の内周１ｃと仕切板２０５に包囲され前
記開口部２０６を介してノズル部２０４Ａに連通する旋
回空間Ｓを形成するとともに、その下方によどみ部２０
７を形成している。

【００２０】冷却板２０３Ｂは、図９に示すように、円
盤状の薄板の上端部に切り欠きを設けノズル部２０４Ｂ
を形成してなるものである。このような構成のものであ
ると、図７に示すように、粒子を含んだガスの主流は、
本体１内を並列な流れを作って流通する際に冷却板２０
３Ａ、２０３Ｂにより自冷して凝縮又は昇華し、或いは
それらの冷却板２０３Ａ、２０３Ｂに衝突して捕捉され
る。一方、粒子の一部は、ノズル部２０４Ａを通過する
時に慣性力を受けて主流から分流し、前記開口部２０６
から旋回空間Ｓに導かれ、該空間Ｓ内を旋回する。この
旋回中に、ガス中に含まれる粒子は、ガス中の他の気体
分子に比べて分子量が大きいため遠心力により飛ばされ
て分離され、かつ旋回中に凝集して、粒径が大きくなり
重力により下方のよどみ部２０７に落下し捕捉される。

【００２１】なお、これら第１、第２変形例においても
上記実施例と同様の効果が得られるとともに、適用され
る粒子等にも種々の変形が可能であることは言うまでも
ない。例えば、このトラップ装置は、高温ガス中の粉塵
を除去するための集塵装置としても適用できる。また、
昇華性のガスに凝縮性のパラフィン蒸気やミストを混入
し、トラップ装置内で共に捕捉し、ダストをミストの液
相に載せてタンクに捕捉するようにしてもよい。

【００２２】さらに、前記のようなノズル部４、１０
４、２０４Ａ、２０４Ｂは、ガスを笛の音波のように振
動させることにより粒子を凝集させる効果も期待でき、
また、前記のようなノズル部４、１０４、２０４Ａ、２
０４Ｂは、ガスを通過する際に粒子を帯電させて静電気
により粒子を凝集させる効果も期待できるものとなる。
また、冷却板３、１０３、２０３Ａ、２０３Ｂと本体１
の対向面間に積極的に電圧を加え、粒子をそれらの対向
面の一方に静電吸着させるようにしてもよい。

【００２３】その他、本体１や冷却板３を角形で構成す
る等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能
である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され以下に記載されるような効果を奏する。すなわ
ち、本発明のトラップ装置は、ガスの主流をノズル部に
おいて自冷、或いは冷却面において冷却して粒子を捕捉
するのに加えて、粒子の一部を旋回空間に引き込み旋回
させることにより効果的な粒子の捕捉を行っているの
で、従来に比べてトラップ効率を確実に向上させること
が可能となり、粒子が混入したガスが真空ポンプや外部
に流出することを防止し、これにより真空ポンプを劣化
あるいは作動不能に至らしめる等の不具合や、大気汚染
等の問題を有効に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す模式的な縦断面図。

【図２】同図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図。

【図３】同冷却板を示す図。

【図４】同作用説明図。

【図５】本発明の第１変形例を示す模式的な縦断面図。

【図６】同図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図７】本発明の第２変形例を示す模式的な縦断面図。

【図８】図７におけるＣ−Ｃ線拡大断面図。

【図９】同図７におけるＤ−Ｄ線拡大断面図。

【図１０】従来例を示す模式的な縦断面図。

【図１１】同図１０におけるＥ−Ｅ線拡大断面図。

【符号の説明】

１…本体 ３、１０３、２０３Ａ、２０３Ｂ…冷却面（冷却板） ４、１０４、２０４Ａ、２０４Ｂ…ノズル部 Ｓ…旋回空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 龍之介 滋賀県大津市月輪一丁目８番１号 島津メ クテム株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス中の成分を冷却により凝縮又は昇華し
   得る温度に保たれる複数の冷却面を有する本体と、前記
   本体の冷却面に設けられ粒子を含んだガスを順次通過さ
   せるノズル部とを具備してなり、ガスを冷却しつつガス
   中の粒子を捕捉するトラップ装置において、 前記ノズル部の流れに並向して開口する旋回空間を設
   け、ノズル部においてガスの主流の方向を換えると共に
   前記旋回空間内に粒子の一部を導入するようにしたこと
   を特徴とするトラップ装置。